Руководство по инженерно геологически

Руководство по инженерно-геологическим изысканиям в районах развития карста

Издание:Москва, 1995 г., 166 стр.

Руководство по инженерно-геологическим изысканиям в районах развития карста

Настоящее руководство разработано на основе научных исследований и обобщения практического опыта последних лет взамен изданных ПНИИИСом в 1967 году «Рекомендаций по инженерно-геологическим изысканиям и оценке территорий для промышленного и гражданского строительства в карстовых районах СССР»/68/. В нем кратко рассматриваются особенности инженерно-геологических условий, которые должны учитываться при выполнении изысканий. Определены задачи и состав инженерно-геологических изысканий для разных стадий проектирования. Излагаются требования к производству основных видов изыскательских работ, методические особенности их выполнения и методика инженерно-геологической оценки карстовых явлений.

При составлении руководства использованы материалы и предложения, полученные в разные годы от сотрудников ПНИИИС (В.П.Хоменко, В.В.Толмачев, Е.Г.Карпов, А.Н.Боголюбов, Н.П.Боголюбова, А.Н.Ильин, И.Г.Миндель) и от многих организаций: ИМЦ стройизыскания (В.В.Лисицын), УЭМИИТ (И.Н.Шаклеин, А.А.Кириченко), ЗапУралТИСИЗ (В.Г.Камалов, Н.С.Лиханов, В.И.Мартин, А.И.Травкин), НижегородТИСИЗ, ВерхнеКамТИСИЗ, ТулаТИСИЗ, Фунда- ментпроект, Гидропроект, НИИОСП, ЦНИИС, СОЮВДОРНИИ, Мосгоргеотрест, Атомтеплоэлектропроект, Пермский гос. университет, УДН им. П.Лумумбы (Р.С.Безбородов, Л.В.Тихомиров), отдел по делам строительства и архитектуры при Дзержинском горисполкоме Нижегородской области (В.Л.Беляев) и т. д. Раздел «Гвдрогеохимические методы оценки возможности и интенсивности развития карста” написан В.П.Зверевым (ИГЦАН).

ТематикаИнженерная геология

Скачать

Все права на материалы принадлежат исключительно их авторам или законным правообладателям. Все материалы предоставляются исключительно для ознакомления. Подробнее об авторских правах читайте здесь!

Внимание! Если Вы хотите поделиться с кем-то материалом c этой страницы, используйте вот эту ссылку:
https://www.geokniga.org/books/18514
Прямые ссылки на файлы работать не будут!

РУКОВОДСТВО

ПО ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКИМ ИЗЫСКАНИЯМ ДЛЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Под общей редакцией Е, С. К А Р П Ы Ш Е В А

Москва 1976

Находясь на дежурстве, он должен следить за .правильностью выполнения ‘буровой или горно-проходческой ■бригадой режима работ, обеспечивающего необходимое качестве инженерно-геологической документации. Младший техник должен правильно отбирать, документировать и упаковывать образцы и пробы горных пород и воды, а также следить за их сохранностью и отправкой. Он должен аккуратно и своевременно вести записи в формах полевой документации. Все записи и зарисовки в полевых документах делаются непосредственно на месте наблюдений и выполняются простым карандашом без помарок и подчисток. Листы в журнале должны быть пронумерованы, вырывать их не разрешается.

Глава вторая

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И УСЛОВИЯ ИХ ЗАЛЕГАНИЯ

2-1. ПОНЯТИЕ О СТРОЕНИИ ЗЕМНОЙ КОРЫ а) Геохронологическое деление земной коры

Вое геологические исследования ведутся в .пределах земной коры, которая представляет собой поверхностный слой твердой оболочки Земли, доступный изучению.

Земная кора нашей планеты существует очень длительное время, исчисляемое многими сотнями миллионов лет. Это время так велико, что понятие о нем не совместимо с нашими обычными ‘представлениями о времени и в отличие от исторического времени оно называется геологическим. За теологическое время на Земле происходили большие перемены: изменялся ее рельеф, отдельные участки опускались и становились дном .мирового океана или поднимались и образовывали горы, менялся климат, растительность и животный мир. В самой земной коре все время шли процессы образования и разрушения горных пород.

История развития земной коры в течение геологического времени устанавливается на основании изучения пластов горных пород « содержащихся в них окаменелых ископаемых остатков животных и растений. Абсолютный возраст горных пород можно узнать: путем определения количества радиоактивных изотопов (свинца,

10

углерода и тгр.), образовавшихся три распаде содержащихся в минералах радиоактивных элементов.

Наука, занимающаяся изучением последовательности залегания слоев и толщ пород в земной коре, называется стратиграфией. Она служит основой для всех геологических построений, (геологических карт, разрезов и пр.), поэтому при описании горных пород всегда определяется их стратиграфическая принадлежность. Абсолютный возраст пород устанавливается только в особых случаях, для научных щелей.

На основании огромного фактического материала изучения земной коры в различных странах все породы, распространенные на земном шаре, были разделены на стратиграфические элементы и выделены соответствующие им геохронологические элементы:

Стратиграфические элементы    Геохронологические    элементы

(в разрезе земной коры)    (во    времени)

Группа    Эра

Система    Период

Отдел    Эпоха

Ярус    Век

Более дробное стратиграфическое деление пород на горизонты, овиты, пачки и пр. обычно имеет местное значение и не распространяется на большие территории.

Ниже приводится геохронологическая схема до системы включительно:

Группы

Системы

Кайнозойская

Четвертичная

Неогеновая

Палеогеновая

Мезозойская

Меловая

Юрская

Триасовая

Палеозойская

Пермская

Каменноугольная

Девонская

Силурийская

Ордовикская

Кембрийская

Протерозойская

Верхний протерозой Средний протерозой Нижний протерозой

Архейская

Верхний архей Нижний архей

Геохронологические элементы выделены главным образом на основании ископаемых остатков фауны, которая развивалась, приспосабливаясь к различным уело-

11

виям жизни на Земле. Каждый стратиграфический элемент имеет общепринятое буквенное обозначение—стратиграфический индекс, что облегчает пользование геологическими материалами.

Пример. J3v—волжский ярус верхнего отдела юрской системы.

Для того чтобы установить стратиграфическую принадлежность того или иного пласта горных пород при инженерно-геологических изысканиях, обычно пользуются геологическими материалами по изучаемому району: геологическими картами, специальными описаниями, помещенными в многотомных изданиях «Геология СССР» и другими литературными и фондовыми источниками.

Задача инженера-геолога состоит в том, чтобы тщательно изучить имеющиеся геологические материалы и правильно их использовать. Только при проведении инженерно-геологических изысканий в мало изученных районах приходится выполнять специальные стратиграфические исследования, которые поручаются специалистам по стратиграфии.

В инженерной геологии принято делить все породы, слагающие земную кору, на коренные (образовавшиеся до четвертичного периода) и четвертичные. Коренные породы обычно представлены скальными или уплотненными песчаными и глинистыми породами, а среди четвертичных отложений преобладают рыхлые образования. В связи с этим методы изучения инженерно-геологических свойств коренных и четвертичных отложений несколько различны.

б) Минералы

Земная кора состоит из горных пород, образованных минералами. Минералами называются продукты, ‘возникающие в результате разнообразных физико-химических ‘Процессов, происходящих в земной коре. Они могут состоять из одного химического элемента или из химических соединений ряда элементов, но всегда обладают определенной внутренней структурой и комплексом физических признаков. В настоящее время известно около двух тысяч минералов, однако массовое распространение в природе и существенную *роль в строении горных пород играют только около пятидесяти минералов, которые являются породообразующими, Знание этих минера-12

лов и умение их определять необходимы для правильного описания горных пород.

Важным признаком минералов является строение и форма кристаллов, цвет, блеск, излом, спайность, твердость, плотность.

ха

/    г

л>

в

7

6

Рис. 2-1. Кристаллический облик минералов.

/ — ангидрид; 2 — гипс; 3 и 4 — кальцит; 5 — кварц; 6 — каменная соль; 7 — циркон; 8 *— магнетит.

Твердые минералы могут иметь кристаллическое или аморфное строение. Минералы с кристаллическим строением встречаются © природе или в виде кристаллов, имеющих форму многогранников, или в виде зерен и масс, характеризующихся кристаллической природой вещества.

Большинству минералов присуща своя внешняя кристаллическая форма, которая зависит от химического состава и структуры вещества. Кристаллы многих минералов имеют вид очень сложных многогранников (рис. 2-1). Для каждого минерала характерно постоянство углов между гранями кристалла, а также правильная повторяемость элементов ограничения при его вращении вокруг оси симметрии. Порядок этой оси, изменяющийся от 1 до 6, показывает, сколько раз повторяется форма кристалла при повороте его на 360°.

Изучением кристаллического строения минералов занимается специальная наука—кристаллография, но

13

»нан,ие их внешних форм необходимо геологу для правильного определения минералов. Если кристаллы очень мелки и форму их нельзя различить, то принадлежность их к тому или другому минералу определяется микро-с копи ч ески ми исследова ни ям и.

Некоторые минералы имеют вид закономерно сросшихся кристаллов, которые называются двойниками, тройниками и т. и. Характерным двойником является,

Рис. 2-2. Двойник кри- Рис. 2-3. Минеральные заполнения иу-сталла гипса «ласточкин    стот в породе.

ХВОСТ».    а    —конкреция; б — жеод.

например, «ласточкин хвост» гипса (рис. 2-2). В зависимости от условий отложения кристаллы могут иметь различные сочетания. Наиболее часто встречаются друзы, которые представляют собой щетки кристаллов, наросшие на поверхность пустот в торных породах. Если они заполняют эти пустоты, то образуется секреция. Мелкие секреции, нацело заполняющие пустоты, называются миндалинами, а крупные, содержащие внутри друзы,—жеодами. Если происходит стяжение кристаллического вещества вокруг какого-либо центра, то образуется конкреция, имеющая обычно округлую форму. Рост жеода идет от стенок пустоты к центру, а конкреция растет от центра к периферии (рис. 2-3).

Размеры кристаллов в природе бывают весьма различны; так, например, кристаллы полевого шпата иногда достигают ,в длину нескольких метров, а обычно они не превышают нескольких сантиметров. ‘Принято выделять макрокристаллы, видимые невооруженным глазом, и микрокристаллы, которые можно выделить только с помощью увеличительных приборов.

Аморфные минералы (бурый железняк, опал) кристаллов не образуют, но имеют характерные формы в виде натеков. Аморфные минералы изотропны по своим физическим свойствам, в то время как кристалличе-14

схие минералы анизотропны, т. е. свойства их в разных направлениях различны и подчиняются симметрии кристаллов.

Минералы отличаются большим разнообразием цветов и оттенков. Цвет различных минералов может быть белый, серый, желтый, розовый, красный, зеленый, синий, фиолетовый, черный. Некоторые минералы бесцветные или меняют свой цвет в зависимости от содержания различных примесей (кварц).

Цвет черты, проведенный на шероховатой фарфоровой пластинке, показывает цвет минерала в порошке. Для некоторых минералов, как, например, для бурого и магнитного железняка, цвет черты является важным отличительным признаком.

Блеск минерала может быть металлический (магнетит, пирит), металловидный (графит), стеклянный (кварц на гранях, кальцит, гипс), жирный (кварц на изломе, цефелиц), радужный (слюда, тальк), шелковистый (волокнистый гипс, асбест). Некоторые минералы, например алмаз и ‘цинковая обманка, обладают очень ярким блеском, который называют алмазным.

Излом минералов, являющийся весьма характерным признаком, может быть раковистый (кварц), занозистый (волокнистый гипс, асбест), землистый (каолин, лимонит), ровный (магнетит), зернистый (мрамор, гранит).

Спайностью называется способность кристаллических минералов раскалываться по одному или нескольким направлениям, образуя ровные поверхности, называемые плоскостями спайности. Весьма совершенной спайностью обладает слюда, совершенная спайность характерна для кальцита и каменной соли. Некоторые минералы, как, например, кварц, не обладают спайностью.

2. Гипс.

7.    Кварц.

8.    Топаз.

9.    Корунд. 10. Алмаз.

Твердость минералов или способность их сопротивляться царапанию, давлению, истиранию другим минералом, является весьма важным диагностическим признакам. Для определения твердости принята шкала Mo-oca, в которой десять минералов располагаются в порядке возрастающей твердости и каждый предыдущий минерал чертится последующим. Твердость обозначается порядковой цифрой шкалы твердости, которая помещена ниже. 1. Тальк. 6. Ортоклаз.

3.    Кальцит.

4.    Флюорит.

5.    Апатит.

15

Обычно для определения твердое™ пользуются подручными предметами, твердость которых соответствует следующим позициям шкалы Мооса: мягкий карандаш— 1, ноготь—2, бронзовая монета—3, стекло—4, острие ножа—5, напильник—6, кусочек кварца—7.

Плотность минералов (по отношению к плотности воды) колеблется от 0,6 для нефти до 21 для платины. Точно она может ‘быть определена только в лабораторных условиях, а при визуальном описании пользуются взвешиванием на руке, что дает возможность приблизительно установить плотность минерала.

Помимо этих основных признаков, при определении минералов могут быть использованы их оптические свойства (двойное лучепреломление кальцита), магнитные свойства (магнитный железняк), вкус (различные соли) и пр.

Основные свойства породообразующих минералов приведены в учебниках по минералогии.

в) Общая характеристика горных пород и условий их залегания

Горные породы представляют собой минеральные агрегаты, имеющие более или менее постоянный состав и строение и являющиеся составной частью земной коры. Они могут состоять как из многих, так и из одного какого-либо минерала. Примером полиминеральных пород может быть -гранит, состоящий из полевых шпатов, кварца, слюды, и роговой обманки. К мономинералыным -породам относится известняк, породообразующим минералом для которого служит кальцит. Помимо породообразующих минералов, в каждой породе могут встречаться в виде незначительной примеси добавочные, так называемые акцессорные минералы.

В изверженных породах часть минералов являются первичными, -образовавшимися при застывании магмы, а часть вторичными, возникшими в результате процессов каолинизации, оеритизации, хлоритизации, серпантини-зации и пр. Эти изменения происходят под действием тектонического сжатия, циркуляции гидротермальных растворов и других явлений, происходящих в земной коре.

Изучая состав и строение горных пород, необходимо знать условия их образования (генезис), так как эти 16

факторы между собой очень тесно связаны. Это же необходимо для составления всех геологических материалов, поскольку нри изучении геологического строения участка геолог обычаю не может проследить каждый пласт на ‘всем его протяжении, а видит его лишь частично в ‘отдельных обнажениях или в горных выработках. Знание условий образования породы помогает по этим отдельным точкам построить границы пластов в пространстве и установить степень однородности свойств слагающих их пород.

По условиям образования все горные породы делятся на три большие группы: изверженные (магматические), осадочные и метаморфические. В пределах каждой из этих групп существует еще более дробное деление.

Для каждой из этих групп пород характерны определенные формы и условия залегания, которые зависят как от способа образования породы, так и последующих тектонических движений земной коры. Тектоникой называется учение о геологическом строении земной коры, геологических сооружениях па Земле и о характере залегания пластов. Изверженные породы образуют массивные магматические тела, форма и размеры которых описаны ниже (§ 2-2). Осадочные породы залегают в виде пластов той или иной мощности, а формы залегания метаморфических пород зависят от первоначальных форм тех пород, из которых они образовались, и процессов метаморфизма.

17

Слои горных пород под влиянием тектонических движений изменяют свое первоначальное, преимущественно горизонтальное положение — испытывают дислокации. Движения земной коры возникают главным образом под влиянием внутренних (эндогенных) процессов, происходящих в .глубинах Земли. Они могут иметь характер медленных вертикальных движений (эпейрогенические движения) или преимущественно горизонтальных перемещений (орогенические движения). При вертикальных движениях слои горных пород приобретают некоторый наклон, а если длительное время прогибается значительный участок земной коры, мощность отложений в центре его возрастает (геосинклянальные зоны). При горизонтальном, смятии земной коры возникают дислокации, которые могут быть пликативные, характеризующиеся образованием складчатости без разрыва сплошности слоев, и дизъюнктивные—с разрывом сплошности.

2—350

В соответствии со сказанным в пределах земной коры ш тектоническим условиям могут быть выделены следующие области: ллатформенные, в пределах которых породы залегают относительно спокойно; геосииклиналь-ные, испытывающие (медленные вертикальные перемещения, и геоструктурные, характеризующиеся торообразовательными тектоническими процессами.

Шарнир

/

*. 7|

f

Д ОсеВоя Г

плоскость 1

—V—7 J

Рис. 2-4. Элементы плика-тивной складки.

Рис. 2-5 Основные формы пликативных складок.

/ — антиклиналь; 2 — синклиналь.

Основные элементы лли-кативной складки изображены на рис. 2-4. Крыльями складки называются ее плоские бока, которыесоединяет изгиб или замок складки; внутренняя часть складки называется ее ядром. Осью складки называется линия, соединяющая все точки перегиба слоев в замке. Линия, где пересекаются мысленно продолженные плоскости крыльев, называется шарниром складки. Синклиналью называется складка,

крылья которой сходятся книзу, антиклиналью—крылья которой расходятся книзу (рис. 2-5). Различают прямые, наклонные, лежачие, изоклинальные, веерные и другие складки (рис. 2-6).

К дизъюнктивным дислокациям относятся сбросы, взбросы, сдвиги, грабены и горсты (рис. 2-7).

Сброс представляет собой разрывное нарушение, вызванное опусканием одного участка земной коры относительно другого. Разделяющая их поверхность разрыва, по которой произошло перемещение пород, называется сместителем. Взбросом называется тектоническое нарушение, при котором произошло перемещение кверху одного участка земной коры относительно другого. На-

18

двигом называется такой взброс, при .котором плоскость смещения имеет наклон менее 30°. Образованию ‘взброса и надвига предшествует пережим пород—флексура. Сдвигом называется смещение пород, по поверхности разрыва в горизонтальном или близком к нему направлении. Горстом называется опускание пластов по краям массива, остающегося неподвижным, грабеном—опускание узкой глыбы между двумя остающимися неподвижно массивами.

Рдс. .2-6. Разновидности пликативных складок. а — прямая; б — опрокинутая; в — лежачая; г — изоклинальная.

Рис. 2-7. Дизъюнктивные дислокации.

« — сброс: б— взброс; в —флексура; а —грабен.

19

2*

УДК 624.131.1:627.8.

В книге даны основные сведения, необходимые для организации и проведения инженерно-геологических изысканий для гидротехнического строительства. В первых главах изложены задачи изысканий, охарактеризованы горные породы и условия их залегания, описаны наиболее существенные физико-геологические явления и способы их изучения. В последующих главах приводится методика проведения и документации основных видов инженерно-геологических изыскательских работ:    инже

нерно-геологической съемки, разведочных работ, изучения гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов, составления и оформления инженерно-геологических чертежей.

Книга рассчитана на техников-геологов и может служить учебным пособием для производственного обучения младшего и среднего технического персонала.

Евгений Сергеевич Карпышев,

Лев Александрович Молоков,

Лидия Ильинична Нейштадт,

Лидия Петровна Конярова,

Елена Ивановна Барановская,

Игорь Алексеевич Пирогов

Руководство по инженерно-геологическим изысканиям для гидротехнического строительства

Редактор Е. С. Карпышев Редактор издательства О, А, Прудовская Переплет художника Е. В. Никитина Технический ‘редактор Л. А. Молодцова Корректор 3, Б, Драновская

Сдано в набор 24/1х 1975 г. Подписано к печати 24/11 1976 г. Т-04474 Формат 84 X lOSVaa Бумага типографская № 2

Уел. печ. л. 19,74 Уч.-изд. л. 20,48 Зак. 350 Цена 1 р. 18 к.

.    _;_ Т ;< р И iK З ООО _

‘ Издательство «Энергия», Москва, М-114, Шлюзовая на б., 10.

Московская типография Кз 10 Союзполиграфпрома при Государственном дометете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.

© Издательство «Энергия», 1976

„ 30211-065 Р

242-76

051(01)-76

2-2. ИЗВЕРЖЕННЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

а) Виды изверженных пород, их основные признаки и формы залегания

Изверженные породы представляют собой застывшую магму. Минералогический состав и строение этих пород определяется двумя главными факторами, которые положены и основу их ’классификации:    содержанием    в

Таблица 2-1

Наиболее распространенные разновидности изв°ржснных пород

Изверженные породы

Содержание, %

Интрузивные

Эффузивные

SiOa

темных

глубинные J гилабиссяльные

минералов

Кислые породы

Граниты,

гранодиориты

Кварцевые

порфиры

Липариты, дациты

>65

10—15

Средние породы

Сиениты,

монцониты

Диориты

Ортоклазовые

порфиры

Порфириты

Трахиты, вулканические туфы Андезиты, туфогенные породы

65-52

15—25

25-35

Основные породы

Габбро, нориты

Диабазы,

долериты

Базальты, мела-фиры

52—40

35—55

Ультраосновные породы

Перидотиты,

дуниты

Очень редки

Отсутствуют

<40

>55

магме кремнекислоты (ЭЮй) и условиями застывания магмы (табл. 2-1). В зависимости от содержания кремнекислоты различаются ультракислые, кислые, средние, основные и ультраосновные породы. По условиям застывания магмы различаются интрузивные породы, которые 20

ПРЕДИСЛОВИЕ

Основой инженерно-геологических материалов являются данные полевой документации изыскательских работ, выполняемой средним и младшим техническим персоналом под руководством инженеров-геологов. Подготовка кадров среднего и младшего технического персонала ведется как в специализированных техникумах, так и ‘путем производственного обучения на курсах, создаваемых при изыскательских подразделениях.

Для того чтобы техники могли овладеть основами полевой документации и камеральной обработки материалов, выполняемых при инженерно-геологических изысканиях для гидротехнического строительства, необходимо иметь соответствующее учебное пособие. Изданное в 1954 г. под общим руководством Л. Д. Белого пособие для техников «Инженерно-геологические исследования при проектировании ■и строительстве гидроэнергетических сооружений», а также выпущенная в 1962 г. институтом «Гидропроект» имени С. Я. Жука работа «Полевая геологическая документация» стали в настоящее время библиографической редкостью и не отражают всех’ изменений в методике и технике изысканий, происшедших за последние годы.

Настоящая книга составлена с целью обеспечить необходимым пособием подготовку среднего и младшего технического персонала, занятого на изысканиях для гидротехнического и других видов строительства, Она может также служить руководством в повседневной полевой работе

3

изыскателей, так как охватывает все главные виды изыскательских работ. В связи с тем, что в одной книге нельзя описать все детали методики и техники изысканий, в ней изложены лишь основы инженерногеологических знаний, необходимые для техников. Более подробно методы инженерно-геологических изысканий рассматриваются в инструкциях и руководствах по отдельным видам работ, выпущенных ранее институтом Гидропроект и другими организациями и перечисленных в прилагаемом списке литературы.

Авторами книги являются геологи института Гидропроект: Е. С. Карпы-шев—гл. 1, 2, 4 (кроме § 4-4), 5, 6 (кроме § 6-4 и 6-5), 7, 8; Л. А. Молоков — гл. 3; Л. П. Конярова—§ 6-4 и 6-5; Л. И. Нейштадт и И. А. Пирогов — § 4-4; Е. И. Барановская — гл. 9.

Авторы выражают большую благодарность проф. Л. Д. Белому, давшему весьма ценные замечания по работе.

Авторы

Глава первая ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1-1. ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИИ

Для того чтобы составить проект гидротехнического сооружения, необходимо знать инженерно-геологические условия участка, выбранного для его строительства: геологическое строение, гидрогеологические условия и водопроницаемость горных пород, фнзико-.механические свойства горных пород, физико-геологические явления, которые могут осложнить строительство и эксплуатацию сооружений. Для освещения всех этих вопросов проводятся инженерно-геологические изыскания, в состав которых входят следующие виды работ: инженерно-геологическая съемка, горно-буровые разведочные работы, геофизические исследования, опытно-фильтрационные работы и ‘гидрогеологические наблюдения, изучение физико-механических свойств пород и различные специальные исследования особых условий, которые могут встречаться в районе строительства (карст, оползни, многолетняя мерзлота и пр.). В период строительства помимо изысканий обычно выполняются опытно-строительные работы и инженерно-геологическая документация строительных выемок.

Изыскания для проектирования гидротехнических сооружений ведутся по стадиям и этапам, главными из которых являются схема комплексного использования реки, технико-экономическое обоснование (ТЭО), технический проект и рабочие чертежи.

При составлении схемы использования изучается вся долина реки или ее значительный участок и выбирается район для строительства гидротехнического сооружения. При составлении технико-экономического обоснования в пределах этого района изучается несколько участков для размещения сооружений и выбирается один из них.

При составлении технического проекта окончательно устанавливаются места расположения сооружений и проводятся все изыскания и исследования, необходимые для составления их проекта. На стадии рабочих чертежей,

5

в период строительства сооружения, уточняются отдели* ные вопросы инженерно-геологических условий и проводятся необходимые наблюдения в котлованах и других строительных выемках.

Такая последовательность проектно-изыскательских работ позволяет правильно, с минимальными затратами времени и средств выбирать ‘местоположение, основные размеры, типы и конструкции гидротехнических сооружений. В этом выборе большое значение придается инженерно-геологическим условиям, так как эти условия в значительной мере влияют на стоимость строительства гидротехнических сооружений и могут осложнить их осуществление.

Задачи инженерно-геологических изысканий существенно зависят от видов, типов и размеров проектируемых гидротехнических сооружений. Основными их видами являются плотины, каналы, туннели, напорно-станционные узлы. Кроме того, к ним относятся шлюзы, здания гидроэлектростанций, насосные станции и другие сооружения. Поскольку при строительстве плотин создаются водохранилища, они также являются объектом инженерно-геологических изысканий.

Плотины служат для подъема воды и удержания ее напора. Они могут строиться или из бетона, или из местных строительных материалов (глины, песка, гравия, камня). Высота их может быть различной и достигает для некоторых уникальных .плотин 200—300 м (Нурек-екая плотина на р. Вахт). Основание каждой плотины должно быть достаточно устойчивым, чтобы выдержать ее вес и сдвигающие усилия, действующие на плотину со стороны .водохранилища, слабо и равномерно сжимаемым, маловодопроницаемым и устойчивым против размыва фильтрующейся водой. К основаниям бетонных плотин обычно предъявляются более высокие требования, так как они передают на грунт большие нагрузки, чем земляные плотины. Требования к основанию возрастают также по мере увеличения высоты плотины, так как при этом увеличиваются нагрузки на грунт и возрастает давление фильтрующейся воды.

Каналы могут иметь разное назначение: деривационные, отводящие (служащие для подачи воды к .гидроэлектростанциям и отвода ее), оросительные, транспортные, для водообеспечения. Инженерно-геологические условия каналов в основном зависят от геологического

6

строения .поверхностной зоны земной коры и происходящих в ней физико-геологических явлений. Ори изысканиях необходимо установить устойчивость откосов самих каналов и выемок, в которых они проходят, а также возможность фильтрации из канала и подтопления близ расположенных территорий.

Туннели служат для подачи или отвода воды к гидроэлектростанциям и другим объектам. Деривационные туннели—подающие воду к гидроэлектростанциям, могут ■быть напорными, вода в них протекает под давлением, которое может достигать нескольких десятков атмосфер. Основные вопросы, которые надо освещать при инженерно-геологическом обосновании туннелей: устойчивость и крепость пород, в которых пройдет туннель, приток подземных вод в туннельную выемку, температура пород и наличие вредных для человека газов.

Все гидроэлектростапии по компоновке входящих в них сооружений делятся, на приплотинные, с расположением машинного здания гидроэлектростанции непосредственно у плотины, и деривационные, у которых вода подводится с помощью каналов или туннелей на некоторое расстояние к напорно-станционному узлу. В состав напорно-станционного узла обычно входят напорный бассейн, уравнительная башня, напорные трубопроводы, здание гидроэлектростанции и отводящий канал. Наиболее важным вопросом инженерно-геологического обоснования проектов напорно-станционных узлов является выявление устойчивости крутого высокого склона, на котором обычно прокладываются напорные трубопроводы.

В настоящее время широкое развитие получает также строительство гидроаккумулирующих станций (ГАЭС), в состав которых входят два (бассейна—верхний и нижний и сооружения напорно-станционного узла. При изысканиях для ГАЭС обычно наиболее сложные вопросы возникают по верхнему бассейну, так как необходимо обеспечить его водонепроницаемость.

1-2. ОБЯЗАННОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО ПЕРСОНАЛА

Изыскания для проектирования и строительства гидротехнических сооружений выполняются комплексными изыскательскими экспедициями и партиями, состоящими из трех основных подразделений: инженерно-геодогичес-

7

кого, геодезического и гидрологического. В состав технического персонала инженерно-геологического подразделения входят главный геолог экспедиции, инженеры-геологи, старшие и младшие техники-геологи, производители буровых и горных работ, старшие и сменные буровые и горные мастера, механики.

Руководителем инженерно-геологических работ является главный геолог изыскательской экспедиции, которому по техническим вопросам подчиняется геологический персонал. Непосредственными помощниками его являются инженеры-геологи, руководящие тем или иным разделом или участком работы. Так, например, может быть выделен инженер-геолог, руководящий съемочными работами, документацией горных и буровых работ, опытно-фильтрационными работами, камеральной обработкой материалов и пр. Могут быть выделены также лица, ответственные за изыскания по тому или иному объекту (по плотине, по туннелю и пр.). В обязанности инженера-геолога входит выдача технических заданий на выполнение полевых работ, контроль за качеством выполнения инженерно-теологических (работ и за правильностью их документации; руководство камеральной обработкой полевых материалов, составление предварительных данных и сводных графических материалов по выполненным работам (инженерно-геологических карт, разрезов, графиков и пр.).

В техническом задании, выдаваемом ипженером-гео-логом технику-теологу, должна быть изложена основная цель и назначение дайной работы, указано место ее проведения, даны проектные параметры разведочных выработок и их конструкция, указаны основные механизмы и приборы, применяемые при проведении работ, отмечен порядок отбора проб грунтов и воды и, кроме того, упомянуты все особенности, (которые необходимо учитывать при выполнении данной работы. Таким образом, техническое задание должно полностью ориентировать техника-геолога в характере выполняемой работы.

Старший техник-геолог руководит выполнением полевых работ, непосредственно участвует в них и несет ответственность за правильность ведения первичной документации младшим техническим персоналом. Старший техник направляет также работу старшего бурового мастера и горного десятника и совместно с ним устанавливает и проверяет соблюдение иаивршодиейших режи-

8

мов технологических процессов при бурений сКважий, проходке горных выработок, выполнении .гидрогеологических опытов ,и других работ. Старший техник-геолог, получив от инженера-геолога задание :на выполнение той или иной работы, изучает его, конкретизирует и доводит до сведения старшего бурового мастера или горного десятника. Он инструктирует младших техников-геологов, а также буровые и проходческие бригады о порядке выполнения данной работы. Поскольку в техническом задании не могут быть точно предусмотрены все особенности выполнения изыскательской работы, техник-геолог должен в ходе работ вносить уточнения в техническое задание, согласовывая их с инженером-геологом.

Основной задачей старшего техника-геолога является обеспечение высококачественной инженерно-геологической документации, для чего он должен обучать каждого подчиненного ему младшего техника правилам и приемам документации, помогать им в повседневной работе и регулярно контролировать правильность документации, делая контрольные описания и контрольные замеры. Каждая проверка должна отмечаться в полевом журнале по данной работе.

Наиболее ответственные работ, такие как описание обнажений, документация горных выработок, контрольное описание образцов буровых скважин и др., делают старший техник с младшим техником под руководством инженера-геолога.

После окончания документации буровой скважины или другого объекта старший техник принимает полевые записи от младшего техника, вносит в них необходимые дополнения и передает в камеральную группу для дальнейшей обработки.

Младший техник-геолог выполняет полевую документацию всех видов инженерно-геологических работ под руководством старшего техника и инженера-геолога. Он действует в соответствии с техническим заданием на выполнение данной работы имеющимися формами полевой документации и устными указаниями руководителей. Если работа проводилась в несколько смен, то, заступая на дежурство, младший техник должен ознакомиться с тем, что сделано за предыдущую смену, и оформить подписями в журнале по документации данной работы сдачу и приемку смены.

9

ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ
МОСКОМАРХИТЕКТУРА

ИНСТРУКЦИЯ
ПО
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИМ
И ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИМ ИЗЫСКАНИЯМ
В г. МОСКВЕ

2004

Предисловие

Настоящая Инструкция по
инженерно-геологическим и геоэкологическим изысканиям в г. Москве

1. РАЗРАБОТАНА

ГУП НИИОСП им. Н.М.
Герсеванова (д. т. н. Ильичев В.А. — руководитель темы, к. т. н. Игнатова О.И.,
к. т. н. Лавров И.В., к. т. н. Мариупольский Л.Г., к. т. н. Михеев В.В., д. т.
н. Петрухин В.П., к. т. н. Трофименков Ю.Г.);

ГУП Мосгоргеотрест (Майоров
С.Г., д. г.-м. н. Зиангиров Р.С., к. г.-м. н. Микляев П.С., к. г.-м. н. Кошелев
А.Г.);

Институт геоэкологии РАН (д.
г.-м. н. Осипов В.И., к. г.-м. н. Галицкая И.В., д. г.-м. н. Макаров В.И., д.
г.-м. н. Рагозин А.Л., к. г.-м. н. Позднякова И.А., к. г.-м. н. Батрак Г.И.);

ЗАО «Центр практической
геоэкологии» (к. г.-м. н. Орлов М.С.);

Раменский региональный
экологический центр (к. г.-м. н. Труфманова Е.П.).

2. СОГЛАСОВАНА Главным
управлением природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по городу
Москве (приказ об утверждении результатов государственной экологической
экспертизы от 27.01.04 № 91-Э) и Департаментом природопользования и охраны
окружающей среды города Москвы.

3. ПОДГОТОВЛЕНА к изданию
Управлением перспективного проектирования, нормативов и координации
проектно-изыскательских работ Москомархитектуры.

4. УТВЕРЖДЕНА и введена в
действие указанием Москомархитектуры от 11.03.04 № 5.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Условия строительства в г.
Москве постоянно усложняются. Строительство новых зданий в черте города,
особенно в его центральной части, осуществляется, как правило, рядом с
существующей застройкой и может оказывать на нее негативное влияние.
Развивается строительство «точечных» высотных зданий с высокими значениями
удельной нагрузки на основание. Возрастают объемы реконструкции существующих
зданий, чаще всего с надстройкой на 2 — 4 этажа.

Резко активизировалось
использование подземного пространства города и строительство в связи с этим
многоэтажных подземных комплексов различного назначения, транспортных тоннелей,
коллекторов большого диаметра.

Вместе с тем значительная
часть территории города, особенно его центр, характеризуется сложными и
неблагоприятными для строительства инженерно-геологическими и экологическими
условиями. Здесь развиты опасные геологические и инженерно-геологические
процессы (карстово-суффозионные, оползневые, суффозия, эрозия, подтопление),
залегают специфические грунты (насыпные техногенные, слабые глинистые,
пучинистые, набухающие), встречаются древние эрозионные врезы (долины).
Указанные условия часто осложнены негативными техногенными факторами
(динамические воздействия, утечки из водонесущих коммуникаций, откачки
подземных вод, подрезка склонов и т.п.).

Подземные сооружения часто
размещаются в глубоких и наименее изученных горизонтах геологической среды,
вблизи зон тектонических нарушений, древних эрозионных врезов, закарстованных и
выветрелых пород; вскрывают суффозионно-неустойчивые, плывунные или
тиксотропные грунты; приводят к активизации существующих и возникновению новых
опасных геологических и инженерно-геологических процессов, не проявлявшихся
ранее в ненарушенных природных условиях.

Указанные условия
строительства выдвигают перед инженерными изысканиями повышенные требования.
При строительстве и реконструкции зданий и сооружений в условиях тесной
городской застройки они должны быть направлены не только на обоснование
проектов нового строительства и обеспечение его надежности, но и на обеспечение
безопасности природной и техногенной окружающей среды. Все это обусловливает
необходимость увеличения объема инженерных изысканий для
строительства, особенно в части прогноза изменения
инженерно-геологической обстановки, развития опасных геологических и
инженерно-геологических процессов и оценки геологического риска социальных и
экономических потерь от воздействия этих процессов.

В связи с увеличением
техногенной нагрузки на окружающую среду повышается роль инженерно-экологических
изысканий, призванных поддержать на необходимом уровне экологическую
безопасность города.

Анализ общей ситуации,
сложившейся в настоящее время, показывает, что многие заказчики и
инвесторы-застройщики, специалисты проектных, строительных и изыскательских
организаций явно недооценивают роль полноценных качественных инженерных
изысканий для строительства. Пытаясь снизить стоимость строительства, они
сокращают объем и состав необходимых обосновывающих работ и исследований
(особенно определение свойств грунтов полевыми методами), часто заменяют
реальные изыскания сбором архивных данных. В результате такой «экономии» в
процессе строительства нередко возникают новые, не учтенные в проекте,
обстоятельства, что требует проведения дополнительных изысканий, внесения
изменений в проект. Несвоевременное или не в полном объеме выполнение изысканий
приводит к аварийным ситуациям, ликвидация последствий которых значительно
увеличивает сроки и стоимость строительства.

В настоящей инструкции
изложены дополнительные требования к действующим нормативным документам по
инженерно-геологическим и инженерно-экологическим изысканиям с учетом условий
строительства и эксплуатации зданий и сооружений в г. Москве.

1. Общие положения

1.1 Настоящая инструкция
разработана для города Москвы в соответствии с требованиями главы СНиП
10-01 в развитие федеральных и региональных нормативных документов по
инженерно-геологическим и инженерно-экологическим изысканиям и распространяется
на проведение инженерно-геологических и геоэкологических изысканий для вновь
строящихся и реконструируемых зданий и сооружении, в т.ч. подземных и
заглубленных сооружений.

1.2 Инструкция не
распространяется на проведение изысканий для строительства транспортных
магистралей, метрополитена, гидротехнических и мелиоративных сооружений и
магистральных трубопроводов.

1.3 Инструкция обязательна
для всех организаций, связанных с проведением инженерно-геологических и
геоэкологических изысканий в г. Москве, независимо от форм собственности и
принадлежности. Указанные работы должны выполняться специализированными
организациями, имеющими соответствующие лицензии.

1.4
Инженерно-геологические и геоэкологические изыскания должны проводиться в
соответствии с требованиями
СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-105 (ч. IIII), МГСН 2.07 и настоящей инструкции.

1.5 В
составе инженерно-геологических изысканий для строительства в районах
возможного развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов
при разработке всех видов градостроительной документации на освоение,
использование и функциональную организацию территорий, обоснований инвестиций в
строительство, а также проектной документации на строительство, расширение,
реконструкцию и инженерную защиту территорий, зданий и сооружений в г. Москве
рекомендуется выполнять количественные оценки геологического риска согласно
Рекомендациям [
39].

Для объектов I уровня
ответственности, возводимых на территориях с большой опасностью развития
указанных процессов, а также для зданий высотой более 75 м количественные
оценки геологического риска следует выполнять в обязательном порядке.

1.6 При планировании и
проведении изысканий необходимо осуществлять тесное взаимодействие с
проектирующей организацией.

1.7 Стадии
инженерно-геологических и геоэкологических изысканий должны соответствовать
стадиям проектирования объектов строительства.

Для зданий и сооружений
геотехнической категории 3 (МГСН 2.07)
рекомендуется предусматривать проведение изысканий для разработки предпроектной
документации.

1.8 При
инженерно-геологических и геоэкологических изысканиях необходимо применять
современные методы изучения грунтов, механизмы и оборудование, компьютерные
методы обработки и представления результатов работ и исследований.

1.9 Грунты оснований зданий и
подземных сооружений должны именоваться в соответствии с ГОСТ 25100.

1.10 Термины и определения,
используемые в настоящей инструкции, соответствуют действующим федеральным и
региональным нормативным и методическим документам.

2.
Нормативные ссылки

В настоящей инструкции
использованы ссылки на следующие нормативные документы:

1. СНиП
10-01-94 Система нормативных документов в строительстве. Основные
положения.

2. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и
сооружений.

3. СНиП 2.02.02-85. Основания
гидротехнических сооружений.

4. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.

5. СНиП 2.03.11-85. Защита
строительных конструкций от коррозии.

6. СНиП 3.02.01-87.
Земляные сооружения, основания и фундаменты.

7. СНиП
11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения.

8. СНиП 22-01-95. Геофизика
опасных природных воздействий.

9. СП 11-102-97.
Инженерно-экологические изыскания для строительства.

10. СП
11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть
I. Общие
правила производства работ.

11. СП
11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть
II.
Правила производства работ в районах распространения опасных геологических и
инженерно-геологических процессов.

12. СП
11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть
III.
Правила производства работ в районах распространения специфических грунтов.

13. СП 2.6.1.779-99. Основные
санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99).

14. СН 2.6.1.758-99. Нормы
радиационной безопасности (НРБ-99).

15. ГОСТ 5686-94. Грунты.
Методы полевых испытаний сваями.

16. ГОСТ
12071-84. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов.

17. ГОСТ
12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности
и деформируемости.

18. ГОСТ
12536-79. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического и
микроагрегатного состава.

19. ГОСТ
17245-79. Грунты. Методы лабораторного определения предела прочности
(временного сопротивления) при одноосном сжатии.

20. ГОСТ
17.4.3.03-85. Охрана природы. Почвы. Общие требования к методам определения
загрязняющих веществ.

21. ГОСТ 19912-01. Грунты.
Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием.

22. ГОСТ
20276-99. Методы полевого определения характеристик прочности и
деформируемости.

23. ГОСТ
20522-96. Грунты. Метод статистической обработки результатов испытаний.

24. ГОСТ
21.302-96. Система проектной документации для строительства. Условные
графические обозначения в документации по инженерно-геологическим изысканиям.

25. ГОСТ
22733-77. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности.

26. ГОСТ
23061-90. Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности.

27. ГОСТ 23278-78.
Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости.

28. ГОСТ
24143-80. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания
и усадки.

29. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.

30. ГОСТ
27751-88. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные
положения по расчету. Изменение № 1 ГОСТ
27751-88.

31. СаНПиН
2.1.7.1287-03. Почва. Очистка населенных мест, бытовые и промышленные
отходы, санитарная охрана почвы. Санитарно-эпидемиологические требования к
качеству почвы. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы.

32. МГСН 2.07-01.
Основания, фундаменты и подземные сооружения.

33. Рекомендации по расчету,
проектированию и устройству свайных фундаментов нового типа в г. Москве/
Москомархитектура. М.: ГУП «НИАЦ», 1997.

34. Рекомендации по
проектированию и устройству оснований, фундаментов и подземных сооружений при
реконструкции гражданских зданий и исторической застройки/ Москомархитектура.
М.: ГУП «НИАЦ», 1998.

35.
Рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния
эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или
реконструкции/ Москомархитектура. М.: ГУП «НИАЦ», 1998.

36. Рекомендации по
проектированию и устройству оснований и фундаментов при возведении зданий
вблизи существующих в условиях плотной застройки в г. Москве/
Москомархитектура. М.: ГУП «НИАЦ», 1999.

37. Методика назначения
объема инженерно-геологических изысканий в центре и серединной части г. Москвы/
Москомархитектура. М.: ГУП «НИАЦ», 2000.

38.
Инструкция по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и
сооружений в г. Москве/ Москомархитектура. М.: ГУП «НИАЦ», 2001.

39. Рекомендации
по оценке геологического риска на территории г. Москвы/ Под ред. А.Л. Рагозина/
Москомархитектура, ГУ ГОЧС г. Москвы. М.: ГУП «НИАЦ», 2002.

40.
Рекомендации по оценке инженерно-геологических и гидрогеологических условий
территории г. Москвы, планируемых к застройке, на основе карт
природно-техногенных опасностей/ Москомархитектура, ГУ ГОЧС г. Москвы. М.: ГУП
«НИАЦ», 2002.

41.
Общие положения к техническим требованиям по проектированию жилых зданий
высотой более 75 м/ Москомархитектура, М., 2002.

3. Условия строительства в г.
Москве

3.1 В соответствии с
генеральным планом и концепциями развития районов г. Москвы площадки
строительства размещаются в пределах города преимущественно на следующих
территориях:

— строительство на вновь
выделяемых территориях;

— строительство на
территориях после их предварительной инженерной подготовки;

— строительство на свободных
(или освобождаемых) территориях в зоне существующей, в том числе исторической
застройки.

3.2 Строительство в г. Москве
характеризуется следующими особенностями и тенденциями:

— в зоне существующей
застройки строительство часто ведется в стесненных условиях, т.е. в
непосредственной близости от эксплуатируемых зданий и сооружений;

— наметилась тенденция
строительства высотных зданий (более 75 м), передающих на основания давления
свыше 0,5 МПа;

— продолжают возрастать
объемы реконструкции существующих зданий, особенно в центральных районах
города, сопровождающейся чаще всего надстройкой. Осуществляется реконструкция
памятников истории и архитектуры (как правило, без изменения архитектурных и
конструктивных элементов);

— возрастают объемы
строительства подземных и заглубленных сооружений, возводимых в глубоких
котлованах с различными способами их креплений. Прокладываются подземные
коммуникационные коллектора большого диаметра. Как правило, это строительство
ведется также в условиях существующей застройки.

3.3 Строительство в г. Москве
осложняется следующими факторами:

— наличием специфических
грунтов и опасных геологических и инженерно-геологических процессов, а также
активизацией последних в связи с практически непрерывным ведением строительства
и реконструкции на новых и застроенных территориях;

— большой насыщенностью
подземного пространства тоннелями метро и коммуникациями, а в районах
исторической застройки — погребенными фундаментами, тоннелями, коммуникациями,
колодцами, подземными выработками;

— необходимостью учета
влияния проектируемых наземных и подземных сооружений на существующую застройку
с целью ее максимальной сохранности, особенно на исторических территориях
города, насыщенных памятниками истории и архитектуры;

— необходимостью учета
влияния строительства на окружающую среду — экологическую обстановку города.

3.4 Для геологического
строения города характерно залегание с поверхности толщ техногенных грунтов и
четвертичных отложений различного генезиса, представленных песчаными и
глинистыми грунтами современного и древнего аллювия, моренного,
флювиогляциального, озерного и оползневого комплекса, реже другого генезиса.
Подстилающие их породы представлены плотными песками, глинами, известняками,
доломитами и мергелями мелового, юрского и каменноугольного возраста.
Стратиграфические схемы четвертичных и дочетвертичных отложений г. Москвы
приведены в приложении А.

Подземные воды во многих
местах залегают близко от поверхности (1 — 3 м). Их режим определяют как
сезонные, так и техногенные факторы. К известнякам и доломитам карбона
приурочены артезианские водоносные горизонты.

3.5 Инженерно-геологические
условия значительной части территории города являются сложными и
неблагоприятными для строительства вследствие развития опасных геологических и
инженерно-геологических процессов. Среди них наибольшую опасность для зданий и
сооружений представляют подтопление территории, карстово-суффозионные и
суффозионные процессы, оползни, оседания земной поверхности разного генезиса [39, 40].

Подтопление охватывает примерно
40 % территории города и обусловлено в основном техногенными факторами [39].

На большей части территории
города имеются закарстованные массивы карбонатных пород каменноугольного
возраста, залегающие обычно на глубине в несколько десятков метров, что
обуславливает возникновение карстовой и карстово-суффозионной опасности.

Оползневой опасности
подвержены примерно 25 % береговых склонов рек Москвы и ее притоков [39].

Схематические карты
инженерно-геологического районирования г. Москвы по опасности подтопления
территории, карстовой и оползневой опасности приведены в
Рекомендациях [39], а по степени опасности проявления
карстово-суффозионных процессов — в приложении А настоящей инструкции.

3.6 Наличие техногенных
физических полей — тепловых и электрических (блуждающие токи) способствует
повышению агрессивности подземных вод и коррозионной активности грунтов, а
также изменению свойств последних.

3.7 На
территории города наряду с благоприятными для строительства грунтовыми
условиями (песчаные отложения средней плотности и плотные, глинистые отложения
ледникового комплекса, юрские глины от твердой до тугопластичной консистенции)
встречаются неблагоприятные специфические грунты, к которым относятся:
техногенные, рыхлые пески, слабые глинистые, органо-минеральные, набухающие и
пучинистые. Свойство набухания проявляется в основном в юрских глинах.

3.8 Почти на всей территории
города развиты техногенные отложения. В его центральной части их толща
изменяется от 3 м на водоразделах и до 20 м в понижениях рельефа. Для этих
отложений характерны недоуплотненность, неоднородный состав, слоистость,
наличие включений, загрязненность химическими элементами, местами они насыщены
остатками строительных материалов.

В техногенных грунтах,
содержащих бытовые отходы, генерируется биогаз, состоящий из токсичных и
горючих компонентов. Главными из них являются метан и двуокись углерода, в
качестве примесей присутствуют тяжелые углеводородные газы, окислы азота,
аммиак, сероводород, водород. Биогаз сорбируется вмещающими грунтами,
растворяется в воде и поступает в приземную атмосферу.

Отмечается также значительное
загрязнение почв и грунтов вредными для человека химическими элементами.
Опасный уровень загрязнения зарегистрирован на 25 % территории города, главным
образом в центральной и восточной его частях.

3.9 Напластования грунтов
характеризуются большой неоднородностью (многослойность, линзы, выклинивание),
а также большой изменчивостью их физико-механических свойств. В коренных
отложениях обнаружены эрозионные врезы (зоны эрозионного размыва).
Схематическая карта эрозионных врезов центральной части г. Москвы приведена в
приложении А.

3.10 Отмеченные выше опасные
процессы и условия их развития, определяющие неблагоприятную
инженерно-геологическую и экологическую обстановку на территории города, обуславливают
необходимость их детального изучения, прогнозирования и оценки риска, а также
разработку на этой основе
мероприятий по инженерной
защите территорий, зданий и сооружений от опасных процессов. Разработка таких
мероприятий должна производиться в составе проекта объекта строительства и
основываться на результатах комплексного изучения инженерно-геологической и
экологической обстановки и мониторинга состояния окружающей среды, который
должен осуществляться до начала строительства и при необходимости продолжаться
на стадии строительства и в период эксплуатации сооружения.

4. Инженерно-геологические
изыскания

4.1. Общие требования

4.1.1 Инженерно-геологические
изыскания должны проводиться в соответствия с требованиями нормативных
документов, указанных в п. 1.4, и настоящего раздела инструкции.

4.1.2 Результаты
инженерно-геологических изысканий должны содержать данные, необходимые для
обоснованного выбора типа основания, определения глубины заложения и размеров
фундаментов и габаритов несущих конструкций подземного и заглубленного
сооружения с учетом прогноза изменений инженерно-геологических условий и
возможного развития опасных процессов (в период строительства и эксплуатации
объекта), а также необходимые данные для оценки влияния строительства на
соседние сооружения.

4.1.3
Инженерно-геологические изыскания должны выполняться на основе технического
задания на производство изысканий, выданного организацией-заказчиком.

В техническом задании,
составляемом в соответствии с п. 4.13 СНиП 11-02,
необходимо указать конструктивные характеристики объекта строительства, его
геотехническую категорию и уровень ответственности (п. 4.1.4), а также привести, с
одной стороны, характеристику ожидаемых воздействий объекта строительства на
природную среду с указанием пределов этих воздействий в пространстве и во
времени, а с другой стороны — воздействий среды на объект, в соответствии с
требованиями СНиП
22-01.

Техническое задание должно
быть согласовано организацией, проектирующей основания, фундаменты и подземные
сооружения (СНиП 11-02).

Рекомендуемые формы
технических заданий для изысканий под новое строительство, при реконструкции
существующих зданий, а также для подземных и заглубленных сооружений приведены
в приложении Б.

4.1.4
При составлении программы и проведении изысканий необходимо учитывать степень
сложности инженерно-геологических условий в соответствии с
СП 11-105 (ч. 1), уровень ответственности объекта строительства в соответствии с ГОСТ 27751 (см. также перечень, приведенный в приложении Л МГСН 2.07) и его геотехническую категорию, устанавливаемую в соответствии с МГСН 2.07.

Для составления программы
изысканий для объектов геотехнической категории 3 рекомендуется привлекать
специализированные организации по геотехнике. Эти программы должны подвергаться
геотехнической экспертизе.

4.1.5 Ответственность за
полноту и достоверность сведений и требований, излагаемых в техническом
задании, возлагается на заказчика, а за полноту и качество выполненных работ,
их соответствия техническому заданию и требованиям нормативных документов — на
изыскательскую организацию.

4.1.6 В
состав инженерно-геологических изысканий входит:

— сбор, изучение и обобщение
архивных материалов изысканий Мосгоргеотреста и других организаций на изучаемой
площадке;

— исследование геологического
строения площадки;

— выявление
гидрогеологического режима, химического состава подземных вод и фильтрационных
характеристик грунтов;

— исследование
закономерностей и факторов развития опасных геологических и
инженерно-геологических процессов в пространстве и во времени;

— полевые исследования
физико-механических свойств грунтов;

— лабораторные исследования
физико-механических свойств грунтов;

— геофизические исследования;

— обследование грунтов
оснований существующих зданий и сооружений;

— составление прогноза
изменений на площадке инженерно-геологических условий в связи со строительством
и возможных опасных геологических и инженерно-геологических процессов, в том
числе их интенсивности, частоты проявления и площади поражения;

— оценка геологического риска
социальных и экономических потерь, обусловленных развитием
карстово-суффозионных, оползневых и других опасных геологических и
инженерно-геологических процессов [39];

— камеральная обработка
материалов и составление технического отчета (заключения) по результатам
изысканий.

В необходимых случаях в
соответствии с техническим заданием и программой изысканий могут выполняться
опытные работы, стационарные наблюдения (локальный мониторинг) и др.

4.1.7 При сборе и анализе
архивных материалов необходимо учитывать срок проведения изысканий прошлых лет.
Возможность использования архивных материалов по прошествии более 2 — 3 лет
после окончания изысканий следует устанавливать с учетом возможных изменений
инженерно-геологических условий и свойств грунтов.

4.1.8 Объем
инженерно-геологических изысканий назначается в соответствии с требованиями СНиП 11-02
и СП
11-105 и дополнительными требованиями разделов 4.24.8 настоящей инструкции.

При строительстве зданий и
сооружений геотехнической категории 3, а также сооружений
I и II
уровней ответственности в условиях существующей застройки, объем
инженерно-геологических изысканий следует увеличивать на 40 — 60 %, против
рекомендуемого указанными нормативными документами, и прежде всего объемы
проходки горных выработок, полевых и геофизических исследований грунтов, а
также для разработки прогнозов развития опасных геологических и
инженерно-геологических процессов.

4.1.9 Глубина бурения и
зондирования определяется прежде всего с учетом размеров области взаимодействия
проектируемого сооружения с грунтовым массивом и назначается в соответствии с
требованиями СП
11-105 и дополнительными требованиями разделов 4.24.8 настоящей инструкции.

4.1.10
Гидрогеологические исследования следует выполнять с целью изучения режима
подземных вод, их химического состава, определения фильтрационных свойств
грунтов, определения градиентов и скорости движения подземных вод, получения
исходных данных для проектирования дренажных и противофильтрационных систем и
водопонижения, а также гидрогеологического прогнозирования (п.
4.1.11).

Гидрогеологические
исследования следует выполнять в соответствии с требованиями СП
11-105 и дополнительными требованиями разделов 4.24.8 настоящей инструкции.

4.1.11
Гидрогеологическое прогнозирование включает прогноз изменения
гидрогеологических условий в период строительства сооружения (оценка
водопритоков в котлован, влияние дренажа и др.) и прогноз изменения
гидрогеологических условий в период эксплуатации сооружения (оценка возможного
барражного эффекта, оценка влияния пристенного и пластового дренажей, оценки
возможности подтопления территории и др.). Гидрогеологическое прогнозирование
осуществляется на основе геофильтрационных моделей с использованием данных,
полученных при анализе и обработке материалов инженерно-геологических
изысканий, а также фондовых материалов.

4.1.12
Геофизические исследования предусматриваются для изучения строения толщи
грунтов, их состава, состояния и физико-механических характеристик, условий
залегания и режима подземных вод, выявления закарстованных и техногенных зон,
зон эрозионного размыва, наличия подземных коммуникаций и погребенных объектов,
а также для обследования оснований существующих зданий и сооружений.

Рекомендации по геофизическим
методам исследований грунтов в условиях городской застройки приведены в разделе
4.7
настоящей инструкции.

4.1.13 Для грунтов
определяются классификационные и расчетные параметры состава и свойств.

Для объектов геотехнической
категории 1 расчетные характеристики грунтов могут быть назначены по материалам
изысканий прошлых лет, таблицам СНиП 2.02.01, результатам
зондирования в соответствии с таблицами СП
11-105 (ч.
I) и МГСН 2.07.

4.1.14 Для объектов
геотехнических категорий 2 и 3 расчетные характеристики грунтов должны
устанавливаться на основе непосредственных испытаний грунтов в полевых и
лабораторных условиях:

— штампом, прессиометром,
зондированием, крыльчаткой — в полевых условиях;

— на одноплоскостной срез,
трехосное сжатие, одноосное сжатие (для полускальных и скальных грунтов),
компрессию и фильтрацию, определение состава грунтов и воды — в лабораторных
условиях.

Методы исследований
характеристик грунтов приведены в приложении В.

4.1.15 Определение
характеристик грунтов следует проводить в соответствии с действующими
Государственными стандартами.

Вычисление нормативных и
расчетных значений характеристик следует производить по ГОСТ
20522.

4.1.16
Число определений характеристик грунтов должно быть достаточным для выделения
инженерно-геологических элементов и вычисления их нормативных и расчетных
значений характеристик в соответствии с
ГОСТ 20522.

Минимальное число определений
физических характеристик для каждого инженерно-геологического элемента должно
составлять 10, а механических характеристик — 6.

4.1.17
Инженерно-геологические изыскания в общем случае должны обеспечить получение
следующего минимального набора характеристик грунтов: плотность частиц и
плотность и влажность для всех грунтов, гранулометрический состав песчаных
грунтов, число пластичности и показатель текучести глинистых грунтов, модуль
деформации, угол внутреннего трения и удельное сцепление грунтов.

По специальному заданию могут
быть предусмотрены определения и других показателей свойств грунтов (например,
реологических характеристик), а также методы испытаний, не регламентированные
действующими стандартами.

4.1.18
Для песчаных грунтов, учитывая затруднения с отбором образцов ненарушенной
структуры, в качестве основного метода определения их плотности, прочностных и
деформационных характеристик следует рассматривать зондирование статическое или
комбинированное, сочетающее статическое зондирование и радиоактивный каротаж,
или динамическое (
ГОСТ 19912). С помощью зондирования могут быть
также определены модуль деформации и прочностные характеристики глинистых
грунтов. Определение характеристик грунтов по данным зондирования следует
проводить в соответствии с
СП 11-105 (ч. I) и МГСН 2.07.

4.1.19
Характеристики специфических грунтов (п.
3.7) должны определяться в
результате непосредственных испытаний, при этом необходимо учитывать
дополнительные требования к их исследованию:

— строение, состав и свойства
техногенных отложений должны, как правило, исследоваться в шурфах и
зондированием, а также геофизическими методами;

— для рыхлых песков
характеристики должны определяться в полевых условиях: плотность и прочностные
характеристики — зондированием, модуль деформации — испытаниями штампом или
прессиометром;

— для водонасыщенных
глинистых грунтов с показателем текучести более 0,5 и органо-минеральных
грунтов необходимо определять коэффициент фильтрационной консолидации (ГОСТ
12248), а для последних — также степень заторфованности и степень
разложения растительных остатков;

— для набухающих грунтов,
залегающих непосредственно в основании фундаментов или являющихся средой
подземных сооружений, необходимо определять характеристики набухания и усадки (ГОСТ
24143);

— для пучинистых грунтов
необходимо определять характеристики пучинистости (ГОСТ 25100 и ГОСТ 28622);

— при наличии в основании
сооружений водонасыщенных мелких и пылеватых песков и супесей, особенно
содержащих органику, необходимо учитывать возможность проявления
виброползучести и плывунных свойств. В этих случаях необходимо проведение
исследований по специальной методике.

4.1.20
При проектировании предпостроечного уплотнения грунтов в составе лабораторных
исследований необходимо предусмотреть испытания грунтов на стандартное
уплотнение (
ГОСТ 22733).

При проектировании
химического закрепления грунтов инъекцией химических растворов и цементацией в
состав специальных исследований грунтов должны быть включены определения
водопроницаемости (коэффициента фильтрации) грунтов, химического состава водных
вытяжек и грунтовых вод, содержания карбонатов, гипса и органического вещества.

4.1.21 Инженерно-геологические
изыскания на площадках, где возможно проявление опасных геологических и
инженерно-геологических процессов (оползневых, карстово-суффозионных и др.),
необходимо проводить в соответствии с СНиП 22-01, СП
11-105 (ч.
II) и дополнительными требованиями настоящей
инструкции. Оценка этих процессов в показателях геологического риска (п. 1.5)
производится в соответствии с рекомендациями [39].

4.1.22 В
процессе инженерно-геологических изысканий на участках проявления опасных геологических
и инженерно-геологических процессов необходимо устанавливать площадь их
проявления и глубину интенсивного развития, приуроченность к определенным
геоморфологическим элементам и литологическим видам грунтов, условия, причины,
формы и динамику образования, развития и активизации. Должны быть выполнены
специальные исследования грунтов для оценки возможных изменений их свойств
вследствие протекания этих процессов.

Горные выработки необходимо
проходить не менее чем на 3 — 5 м ниже зоны активного развития опасных
процессов — поверхностей скольжения оползневых тел, предполагаемой глубины
карстообразования и т.д.

Технический отчет по
изысканиям должен включать раздел «Опасные геологические процессы», содержащий
их детальную характеристику, прогноз развития и оценку геологических рисков в
соответствии с п. 1.5.

4.1.23
При изысканиях под объекты геотехнической категории 3 в необходимых случаях
должны выполняться исследования напряженно-деформированного состояния грунтового
массива, опытно-фильтрационные работы, стационарные наблюдения и другие
специальные работы и исследования в соответствии с техническим заданием и
программой изысканий, к которым должны привлекаться специализированные
организации по геотехнике.

4.1.24 При необходимости в
процессе изысканий следует проводить инженерно-геологический мониторинг
отдельных компонентов геологической среды (раздел 4.9).

4.1.25
Технический отчет (заключение) по результатам инженерно-геологических изысканий
составляется в соответствии со
СНиП 11-02.

Он должен содержать следующие
материалы:

— характеристику
проектируемого здания или сооружения, в том числе ожидаемых техногенных
воздействий на окружающую среду;

— сведения об архивных
материалах изысканий;

— геолого-геоморфологическое
описание площадки;

— характеристику
гидрогеологических условий;

— сведения об имевших место и
имеющихся опасных геологических и инженерно-геологических процессах,
закономерностях, факторах и механизме их развития, интенсивности и частоте
(вероятности) проявления;

— прогноз развития опасных
геологических и инженерно-геологических процессов при строительстве и эксплуатации
зданий и сооружений и оценку геологического риска социальных и экономических
потерь от этих процессов (п. 1.5);

— характеристику структуры,
состава и физико-механических свойств грунтов;

— характеристику
экологической обстановки;

— заключение о соответствии
новых материалов изысканий архивным данным.

Текстовые приложения
включают:

— техническое задание
заказчика;

— разрешение на производство
работ;

— программу работ по
изысканиям;

— сводные таблицы результатов
лабораторных и полевых определений свойств грунтов;

— таблицы нормативных и
расчетных характеристик грунтов;

— результаты химических
анализов подземных вод и заключение о степени их агрессивности по отношению к
материалу фундаментов (подземного сооружения);

— заключение по коррозионным
свойствам грунтов;

— оценку результатов
измерения радиационного уровня грунтов;

— результаты геофизических
исследований;

В отчете необходимо привести
данные о примененных методах исследований грунтов, приборах и оборудовании.

Графические приложения
включают:

— план участка с указанием
мест расположения инженерно-геологических выработок и полевых испытаний
грунтов;

— инженерно-геологические
колонки и разрезы;

— карты
инженерно-геологического районирования участка;

— графики полевых и
лабораторных испытаний грунтов;

— графики результатов
геофизических исследований.

При графическом оформлении
инженерно-геологических карт, разрезов и колонок условные обозначения элементов
геоморфологии, гидрогеологии, залегания слоев грунтов, а также обозначения
видов грунтов и их литологических особенностей следует осуществлять в
соответствии с ГОСТ
21-302.

Дополнительные сведения,
которые необходимо отразить в отчете, приведены в разделах 4.24.8
настоящей инструкции.

4.1.26 По окончании
инженерно-геологических работ все горные выработки должны быть ликвидированы с
целью исключения загрязнения окружающей природной среды и обеспечения
безопасного движения по территории: скважины тампонажем глиной или
цементно-песчаным раствором, шурфы — обратной засыпкой грунтов с трамбованием.

4.1.27 Проведение
инженерно-геологических изысканий в период строительства, эксплуатации и
ликвидации зданий и сооружений регламентируется СНиП 11-02
и СП
11-105(ч.
I).

4.2.
Особенности инженерно-геологических изысканий в условиях существующей городской
застройки

4.2.1 Инженерно-геологические
изыскания для проектирования новых и реконструкции существующих зданий и
сооружений в условиях существующей застройки должны обеспечить не только
изучение инженерно-геологических условий площадки строительства, но и получение
необходимых данных для проверки влияния этих объектов на перемещения и
деформации уже эксплуатируемых на сопредельных участках, для проектирования в
случае необходимости мероприятий по уменьшению этого влияния (усиление
оснований, фундаментов и конструкций существующих зданий, устройство разделительных
стенок и др.).

4.2.2 Техническое задание на
изыскания необходимо составлять после совместного осмотра представителями
проектирующей и изыскательской организаций существующих зданий и сооружений,
расположенных рядом с новым объектом строительства, с целью предварительной
визуальной оценки состояния их несущих конструкций (как снаружи, так и внутри)
и уточнения требований к изысканиям.

В техническом задании на
изыскания должны приводиться характеристика нового строительного объекта (п. 4.1.3)
и характеристики рядом расположенных эксплуатируемых зданий и сооружений (год
постройки, этажность, конструкция, вид основания, тип и глубина заложения
фундаментов, наличие подвала, уровень ответственности, геотехническая категория
и др.). Указываются сведения об имеющихся материалах изысканий для этих
объектов (изыскательская организация, год изысканий, номера архивных дел) и
сведения о техническом состоянии конструкций зданий по результатам
предшествующих обследований, а также предварительного визуального обследования.
Должны быть изложены задачи изысканий, расширенные в связи с наличием рядом
расположенных зданий и сооружений (п. 4.2.3).

В техническом задании необходимо
указать на наличие согласования изыскательских работ с органами охраны
исторических памятников.

4.2.3
При инженерно-геологических изысканиях для нового строительства (реконструкции)
в случаях, когда в пределах зоны его влияния расположены эксплуатируемые здания
и сооружения, необходимо выполнять обследование грунтов оснований этих
объектов, доступ в которые должен обеспечить заказчик.

4.2.4
Размер зоны влияния нового строительства обусловливает совокупность следующих
факторов:

— вид строительства (здание,
подземное сооружение, коллекторные сети и др.);

— нагрузки, передаваемые на
основание;

— инженерно-геологические
условия;

— соотношение отметок
заложения фундаментов проектируемого здания и окружающей застройки;

— глубина котлована и способ
его ограждения;

— технология производства
работ нулевого цикла объекта;

— способ возведения подземных
конструкций (открытый, закрытый);

— наличие дренажей или
водопонижения.

При определении зоны влияния
следует также учитывать возможное влияние строительства на изменение режима
подземных вод и на развитие опасных геологических и инженерно-геологических
процессов.

В техническом задании на
изыскания размер и конфигурация зоны влияния устанавливаются проектировщиком на
основании имеющегося опыта с использованием имеющихся материалов изысканий и
исследований прошлых лет.

Ориентировочные размеры зоны
влияния для некоторых способов ограждения котлована в зависимости от его
глубины Нк, м, составляют:

— 5Нк при
использовании для ограждения «стены в грунте» с креплением анкерными
конструкциями;

— 4Нк при
использовании ограждения из завинчиваемых свай с креплением распорками;

— 3Нк при
использовании для ограждения «стены в грунте» с креплением распорками;

— 2Нк при
использовании «стены в грунте» под защитой перекрытия строящегося здания.

На стадии «Проект» размер
зоны влияния наиболее достоверно может быть определен расчетом на основе
математического моделирования численными методами. Для выполнения этого
прогноза рекомендуется привлекать специализированные организации по геотехнике.

4.2.5 Сбор и анализ архивных
материалов изысканий Мосгоргеотреста и других специализированных организаций
должны выполняться не только для площадки нового строительства, но и для
существующих зданий и сооружений, расположенных в зоне влияния этого строительства.

Собирают и анализируют
следующие сведения и данные:

— сведения об
инженерно-геологических условиях;

— сведения по планировке,
инженерной подготовке и благоустройству территории, документы по производству
земляных работ;

— сведения о наличии на
территории подземных сооружений и инженерных сетей (коллекторов, коммуникаций и
т.п.) и их состоянии;

— данные обследований (в
разные годы) технического состояния и физического износа зданий и сооружений,
включая имеющиеся результаты обследования состояния фундаментов и находящихся в
их основании грунтов и результаты наблюдений за деформациями зданий и
сооружений с указанием предполагаемых причин их деформаций;

— сведения о наличии
специфических грунтов, опасных геологических и инженерно-геологических процессов,
в т.ч. подтопления, а также аномалий физических полей;

— сведения о наличии и
эффективности работы дренажей, водопонизительных систем, противофильтрационных
устройств и других сооружений инженерной защиты;

— сведения о наличии
наблюдательной сети за уровнем и составом подземных вод, за деформациями зданий
и сооружений, массивов грунтов и др.

На основе сопоставления новых
материалов изысканий с архивными данными необходимо установить произошедшие за
период эксплуатации существующих зданий изменения инженерно-геологических и
гидрогеологических условий.

4.2.6 Состав, объем и методы
работ при изысканиях назначаются в соответствии с требованиями документов,
указанных в п. 1.4
и разделе 4.1,
а также требованиями настоящего раздела с учетом стадии проектирования, уровня
ответственности и геотехнической категории нового объекта строительства и
технического состояния существующих зданий и сооружений.

4.2.7 Обследование оснований
фундаментов существующих зданий и сооружений следует выполнять, руководствуясь
рекомендациями, изложенными в разделе 4.3 настоящей инструкции
применительно к реконструируемым объектам строительства.

4.2.8 Объем и состав работ по
техническому обследованию надземных и подземных конструкций существующих зданий
устанавливаются с учетом их предварительного обследования. Обследование
выполняют специализированные отделы изыскательских организаций или другие
специализированные организации и фирмы. При обследовании следует
руководствоваться рекомендациями [35].

4.2.9 Горные выработки и
точки зондирования должны размещаться не только в пределах новой площадки, но и
в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений. В связи
большой неоднородностью грунтовых напластований по глубине и в плане в г.
Москве, расстояние между буровыми скважинами рекомендуется принимать для
сооружений геотехнической категории 2 и 3 не более 15 — 20 м, а по линии
примыкания строительной площадки к существующим объектам допускается сокращать
это расстояние до 10 м.

В районах исторической
застройки необходимо выявлять наличие и местоположение подземных сооружений,
подвалов, фундаментов снесенных зданий, колодцев, водоемов, подземных выработок
и пр.

4.2.10 Глубина бурения и
зондирования вблизи существующей застройки должна назначаться с учетом вида и
глубины заложения фундаментов существующих объектов и должна обеспечить возможность
детального обследования грунтов ниже подошвы фундамента на глубину не менее
сжимаемой толщи основания.

При выборе метода
зондирования в условиях плотной городской застройки предпочтение следует
отдавать статическому зондированию. Следует также использовать геофизические
методы исследований (п. 4.1.12 и раздел 4.7).

4.2.11
Изыскания должны обеспечить получение всех характеристик грунтов, необходимых
для расчета и проектирования оснований и фундаментов нового объекта
строительства, а также проверки, в случае необходимости, деформаций и
устойчивости рядом расположенных зданий и сооружений, попадающих в зону влияния
этого объекта.

Кроме того, должны быть
определены характеристики грунтов, необходимые для проектирования ограждающей
конструкции котлована, противофильтрационной завесы, разделительной стенки в
виде траншейной «стены в грунте», шпунтового ряда или ограждения из свай
различного вида и способа погружения и изготовления, дренажных или
водопонизительных систем.

Для проведения
математического моделирования изменения напряженно-деформационного состояния
грунтового массива, вызванного новым строительством (п. 4.2.4),
целесообразно определение характеристик грунтов в приборах трехосного сжатия.

4.2.12 В случае необходимости
усиления оснований и фундаментов существующих зданий и сооружений (закрепление
грунтов, подводка свай, компенсационное нагнетание и др.) должны быть получены
все характеристики
грунтов, необходимые для
проектирования усиления. В сложных инженерно-геологических условиях и при
наличии слабопроницаемых глинистых грунтов рекомендуется проведение опытных
работ по проектируемому усилению.

4.2.13 На участках,
подверженным опасным геологическим и инженерно-геологическим процессам, в
программе инженерно-геологических изысканий следует предусмотреть выполнение
специализированными организациями стационарных наблюдений (мониторинга) за их
развитием (п. 4.1.22).

При изысканиях под объекты
геотехнической категории 3 должны выполняться исследования, предусмотренные п. 4.1.23.

4.2.14
При использовании для строительства вблизи существующих зданий и сооружений
забивных или вибропогружаемых свай по специальному заданию специализированными
организациями может производиться оценка влияния динамических воздействий на
конструкции существующих зданий или сооружений, а также находящиеся в них
чувствительные к колебаниям машины, приборы и оборудование, с инструментальным
измерением в необходимых случаях параметров колебаний грунта, сооружений и
подземных коммуникаций при опытном погружении свай.

4.2.15 Технический отчет
(заключение) по инженерным изысканиям в условиях существующей городской
застройки составляется в соответствии со СНиП 11-02
и п. 4.1.25
настоящей инструкции. В нем необходимо отразить:

— сведения об архивных
материалах изысканий для рядом расположенных строительных объектов и анализ
соответствия новых материалов изысканий архивным данным;

— характеристику
инженерно-геологических условий, в т.ч. физико-механических свойств грунтов и
подземных вод в основаниях существующих зданий, попадающих в зону влияния
нового строительства (реконструкции);

— сведения о наличии и
состоянии подземных водонесущих и других коммуникаций.

4.3.
Особенности инженерно-геологических изысканий при реконструкции зданий

4.3.1 Инженерно-геологические
изыскания при реконструкции зданий должны обеспечивать комплексное изучение
инженерно-геологических условий площадки реконструируемого здания и получение
материалов для решения вопроса о необходимости проектирования усиления
фундаментов или укрепления основания.

4.3.2 В состав
инженерно-геологических изысканий при реконструкции зданий входят работы,
перечисленные в п. 4.1.6, и инструментальные геодезические
наблюдения (п. 4.3.6).

Кроме того, должно быть
установлено соответствие новых материалов изысканий архивным данным, если они
имеются, и составлено заключение об изменении инженерно-геологических и
гидрогеологических условий, вызванных строительством и эксплуатацией
реконструируемого здания.

4.3.3 Проведению изысканий и
обследования оснований фундаментов должны предшествовать:

— визуальная оценка состояния
верхней конструкции здания, в том числе фиксация имеющихся трещин, их размеров
и характера;

— ознакомление с режимом
эксплуатации здания с целью установления факторов, отрицательно действующих на
основание (утечки из коммуникаций, затопление подвалов, сырость и высолы на
стенах, замачивание пазух фундаментов, нарушение отмостки и т.д.);

— установление мест
расположения водонесущих инженерных сетей, наличия дренажных, водопонизительных
и других систем инженерной защиты;

— ознакомление с архивными
материалами инженерно-геологических изысканий, имеющимися для площадки
реконструкции.

Предварительное обследование
объекта реконструкции рекомендуется производить совместно с представителями
проектной и строительной организации и эксплуатирующих служб.

При обследовании реконструируемых
зданий следует также обследовать состояние окружающей территории и близлежащих
зданий и сооружений.

4.3.4 Инженерно-геологические
изыскания при реконструкции зданий на территории г. Москвы должны проводиться в
соответствии с требованиями
нормативных, документов,
указанных в п. 1.4,
раздела 4.1
и настоящего раздела инструкции.

4.3.5 Техническое задание на
инженерно-геологические изыскания при реконструкции зданий должно содержать
следующие сведения и данные:

— местоположение здания
(ситуационный план);

— характеристику здания и
время его строительства;

— геотехническую категорию и
уровень ответственности здания;

— характеристику фундаментов;

— постоянные и временные
нагрузки (существующие и будущие);

— цели реконструкции с
указанием новых параметров здания;

— уровень ответственности и
геотехническая категория здания после реконструкции.

Образец формы технического
задания приведен в приложении Б.

К техническому заданию должны
быть приложены имеющиеся архивные материалы изысканий, чертежи фундаментов и
основных несущих конструкций, акты и сведения о проводившихся реконструкциях,
сведения об условиях эксплуатации здания, имевших место обследованиях здания,
деформациях и т.д.

4.3.6
При изысканиях для реконструкции предусматривают, кроме изучения
инженерно-геологических условий площадки, проведение геодезической съемки
существующего положения конструкций здания и цоколей для установления
произошедших неравномерных осадок (кренов, прогибов, относительных смещений).
Результаты измерений необходимо использовать для выбора мест детального
обследования основания реконструируемого объекта.

4.3.7 К особенностям
инженерно-геологических изысканий при реконструкции относятся затрудненный
доступ к основанию из-за наличия строительных конструкций, недопустимость
нарушения и ослабления основания при проходке выработок, ограничения в
применении стандартного изыскательского оборудования из-за стесненных условий.

4.3.8
Инженерно-геологическому обследованию оснований фундаментов предшествует сбор и
детальное изучение имеющихся архивных материалов по планировке, инженерной
подготовке и благоустройству площадки, закладке подземных сооружений и коммуникаций,
документов по производству земляных работ, материалов о наличии опасных
геологических и инженерно-геологических процессов (карст, суффозия, оползни,
подтопление и др.) и специфических грунтов.

4.3.9 Состав, объем и методы
изысканий намечают в зависимости от целей реконструкции, геотехнической
категории и уровня ответственности здания, его состояния.

Расположение и общее число
выработок и точек зондирования зависит от размеров здания, сложности
инженерно-геологического строения площадки, а также определяется необходимостью
обследования оснований фундаментов на наиболее нагруженных участках. При этом
необходимо учитывать также выявленные деформации зданий с целью детализации
исследований грунтовых условий в местах деформаций.

Буровые скважины и точки
зондирования размещают по периметру здания на расстоянии от него не более 5 м.
Объем опробования принимают в зависимости от размеров здания и категории
сложности инженерно-геологических условий, но не менее 3-х буровых скважин и
3-х точек зондирования.

4.3.10 Шурфы размещают
снаружи здания и в его подвале. Рекомендуется проходить шурфы у фундаментных
конструкций разного вида и размера, а также в промежутках между фундаментами,
если предполагается установка дополнительных промежуточных фундаментов. В местах
деформаций стен и фундаментов проходка шурфов обязательна.

4.3.11 Шурфы проходят рядом с
фундаментами для определения вида и состояния грунтов основания и обследования
фундаментов. Размеры шурфов в плане определяются способом производства работ и
отбора монолитов грунта, а также возможностью проведения обследования
фундаментов.

Глубина шурфов должна быть на
0,5 — 1 м ниже отметки подошвы фундамента.

Для зданий исторической
застройки необходимо проверить наличие лежней и деревянных свай под
фундаментами.

4.3.12 В разработанных шурфах
производят:

— описание грунтов основания
и зарисовку (развертку) стенок шурфов в масштабе 1:20 или 1:50;

— отбор образцов грунта
ненарушенного сложения для лабораторных исследований из-под подошвы фундаментов
или из стен шурфа и его дна;

— пенетрацию стенок и дна
шурфа пенетрометрами;

— обследование фундаментных
конструкций с привлечением специализированных организаций.

4.3.13 Буровые скважины
проходят с отбором образцов грунта для изучения их физико-механических свойств
ниже подошвы фундаментов и определения уровня, химического состава и других
характеристик подземных вод. Глубина проходки скважин принимается ниже
сжимаемой толщи не менее чем на 2 м. Если на этом уровне будут обнаружены
слабые грунты (насыпные, рыхлые пески, слабые глинистые, органоминеральные и
органические грунты), они должны быть пройдены бурением на всю толщину.

При применении свай для
усиления фундаментов и оснований глубина скважин должна быть не менее чем на 5
м ниже проектируемых концов свай, а при устройстве фундаментной плиты на сваях
— не менее чем на ширину плиты ниже концов свай.

При проходке скважин отбирают
образцы грунта из каждой литологической разности.

4.3.14 При проходке выработок
должны быть предусмотрены мероприятия по предохранению грунтов основания
существующих фундаментов от нарушения их структуры и состояния (разрыхление,
замачивание, суффозионный вынос, промерзание и др.). Необходимо также следить,
чтобы проходка шурфов не вызывала выпора грунта или дополнительные деформации
реконструируемого и близрасположенных зданий и сооружений.

Допущенные в процессе
изысканий и обследований нарушения существующих покрытий, отмосток,
гидроизоляции пола, защитных слоев, предохраняющих грунты основания и
фундаменты, должны быть восстановлены по окончании этих работ.

4.3.15 При выборе метода
зондирования при реконструкции следует отдавать предпочтение статическому или
комбинированному зондированию.

Для исследования грунтов в
подвалах здания допускается использовать зондирование малогабаритными установками
(ГОСТ
19912).

4.3.16 При изысканиях для
реконструкции и при обследовании оснований фундаментов рекомендуется применять
геофизические исследования, особенно при реконструкции памятников истории и
культуры. Рекомендуемые методы геофизических исследований приведены в разделе 4.7.

4.3.17 На основе
гидрогеологических и гидрохимических исследований должны быть установлены:
уровень и режим подземных вод, химический состав и характеристики агрессивности
подземных вод по отношению к материалу фундаментов
и других конструкций подземной части (СНиП 2.03.11), в также
дан прогноз изменения гидрогеологических условий площадки в связи с
реконструкцией здания.

4.3.18 Изыскания для
реконструкции здания должны обеспечить получение характеристик
физико-механических свойств грунтов, указанных в пп. 4.1.17 и 4.1.19 настоящей инструкции.

При проектировании
химического закрепления грунтов основания реконструируемого здания необходимо
учитывать требования п. 4.1.20.

4.3.19 При изысканиях на
территориях исторической застройки следует обращать особое внимание на
выявление пучинистых грунтов, имея в виду тенденцию возрастания интенсивности
морозного пучения из-за разрушения естественной структуры грунтов, повышения их
обводненности и увеличения глубины сезонного промерзания. Особенно
чувствительны к воздействию сил морозного пучения старые здания и памятники
архитектуры из-за малой массы и неглубокого заложения фундаментов.
Классификацию грунтов по степени пучинистости производят в соответствии с ГОСТ 25100.

4.3.20 При изысканиях для
реконструкции необходимо учитывать наличие опасных геологических и
инженерно-геологических процессов, а также тенденцию к их активизации. Сведения
об опасных процессах используют для выявления причин деформаций и повреждений
зданий и для разработки мероприятий по их защите при реконструкции.

Необходимо также учитывать
наличие техногенных физических полей — тепловых и электрических (блуждающие
токи), которые способствуют повышению агрессивности подземных вод и
коррозионной активности грунтов, изменяют сроки твердения бетона и др.

4.3.21 В результате
проведенных изысканий должно быть установлено соответствие новых данных
архивным, если они имеются. Выявленные различия в инженерно-геологической
обстановке, в т.ч. в свойствах грунтов, характеристиках подземных вод и
действующих опасных процессах, должны использоваться для объяснения причин деформаций
и повреждений зданий, разработки дальнейших прогнозов и учитываться проектной
организацией при выборе способов усиления фундаментов или упрочнения основания
здания.

4.3.22 Технический отчет
(заключение) по результатам инженерно-геологических изысканий для
проектирования реконструкции здания составляется в соответствии со СНиП 11-02
и п. 4.1.25
настоящей инструкции.

В отчете на основе новых
материалов изысканий и сравнения их с архивными данными должны быть сделаны
выводы об изменении инженерно-геологических условий площадки, вызванных
строительством и эксплуатацией реконструируемого здания.

Должны быть отражены результаты
обследований оснований фундаментов реконструируемых зданий и геодезических
измерений, изложены предполагаемые причины имеющихся деформаций здания.

4.3.23 Дополнительные
требования к инженерно-геологическим изысканиям для реконструкции подземных
сооружений приведены в разделе 4.5.

4.4.
Особенности инженерно-геологических изысканий
для свайных фундаментов

4.4.1 Инженерно-геологические
изыскания для проектирования и устройства свайных фундаментов должны обеспечить
комплексное изучение инженерно-геологических условий площадки строительства
(реконструкции) и содержать данные, необходимые для выбора типа свайного
фундамента, вида свай, их размеров, оценки несущей способности и осадки сваи.

4.4.2 В техническом задании
кроме общих сведений, обязательных для фундаментов на естественном основании,
необходимо указать предполагаемый тип свайного фундамента, вид и длину свай и
нагрузку на них.

4.4.3 Изыскания для свайных
фундаментов в общем случае включают следующий комплекс работ:

— бурение скважин с отбором
образцов и описанием проходимых грунтов;

— зондирование грунтов —
статическое, комбинированное или динамическое;

— лабораторные исследования
физико-механических свойств грунтов и подземных вод;

— прессиометрические испытания
грунтов;

— испытания грунтов штампами;

— испытания грунтов
эталонными и (или) натурными сваями;

— опытные работы по
исследованию влияния устройства свайных фундаментов на окружающую среду, в том
числе на расположенные вблизи здания и сооружения (по специальному заданию
проектной организации).

4.4.4
Обязательными видами работ (независимо от геотехнических категорий объектов
строительства и типов свай) являются бурение скважин, статическое, (или
комбинированное или динамическое) зондирование и лабораторные исследования
грунтов. При этом наиболее предпочтительными методами являются статическое или
комбинированное зондирование, в процессе которого определяются плотность и
влажность грунта с помощью радиоактивного каротажа (
ГОСТ 19912).

4.4.5 Для объектов I и II уровня
ответственности указанные в п. 4.4.4 виды работ необходимо дополнять
испытаниями грунтов прессиометрами и штампами (ГОСТ
20276), эталонными и натурными сваями (ГОСТ 5686) в соответствии с
рекомендациями приложения Г. При этом необходимо учитывать категории
сложности грунтовых условий, устанавливаемые в зависимости от однородности
грунтов по условиям залегания и свойствам (см. приложение Г).

4.4.6 При применении
комбинированных свайно-плитных фундаментов в состав работ необходимо включать
испытания грунтов штампами и натурными сваями.

При применении конструкций из
бурозавинчиваемых свай по специальному заданию проектной организации в состав
работ могут быть включены опытные погружения свай, с целью уточнения
назначенных при проектировании размеров спиральной навивки и режима погружения,
а также натурные испытания этих свай статическими нагрузками.

4.4.7 Если по проекту
значения передаваемых на сваи горизонтальных нагрузок превышают 5 % значений
вертикальных, то должны проводиться испытания грунтов сваями при приложении к
ним горизонтальных нагрузок.

При передаче на сваи выдергивающих
или знакопеременных нагрузок необходимость проведения опытных работ должна
определяться в каждом конкретном случае заданием проектной организации.

4.4.8 Несущую способность
свай по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или зондированием
следует определять в соответствии со СНиП 2.02.03 и инструкцией [38].

4.4.9 При погружении свай (а
также шпунта) забивкой или вибропогружением вблизи существующих зданий для
анализа допустимости динамических воздействий на них по специальному заданию
проектной организации предусматривают измерения колебаний при опытном
погружении свай или шпунта (п. 4.2.14).

4.4.10 Испытания грунтов
сваями, штампами и прессиометрами проводят, как правило, на опытных участках,
выбираемых по результатам бурения скважин и

зондирования и
располагаемых в местах наиболее характерных по инженерно-геологическим
условиям, в зонах наиболее загруженных фундаментов, а также в местах, где
возможность погружения свай по грунтовым условиям вызывает сомнение. Испытания
грунтов статическими нагрузками целесообразно проводить в основном винтовыми
штампами площадью 600 см2 в скважинах с целью получения модуля
деформации грунтов и уточнения для исследуемой площадки переходных
коэффициентов в рекомендуемых действующими нормативными документами
зависимостях для определения этого показателя по данным зондирования и
прессиометрических испытаний.

4.4.11 Объем изысканий для
свайных фундаментов рекомендуется назначать в соответствии с приложением Г в
зависимости от уровня ответственности объекта строительства и категории
сложности грунтовых условий.

При изучении грунтов,
встречающихся на площадке строительства в пределах исследуемой глубины, особое
внимание должно быть обращено на наличие, расположение в плане, глубину
залегания и толщину слабых грунтов (рыхлых песков, слабых глинистых грунтов,
органо-минеральных и органических грунтов). Наличие указанных грунтов влияет на
определение вида и длины свай, расположение стыков составных свай, характер
сопряжения свайного ростверка со сваями, выбор типа сваебойного оборудования.

4.4.12
Инженерно-геологические выработки (скважины, точки зондирования, места
испытаний грунтов) должны располагаться в пределах контура проектируемого
здания или сооружения, либо (при одинаковых грунтовых условиях) — не далее 5 м
от него, а в случаях применения свай в качестве ограждающей конструкции
котлована — на удалении не более 2 м от их оси.

4.4.13 Глубина
инженерно-геологических выработок должна быть не менее чем на 5 м ниже
проектируемой глубины заложения нижних концов свай при рядовом их расположении
и нагрузках на куст свай до 3 МН и на 10 м ниже — при нагрузках на куст более 3
МН и свайных полях размером до 10
´10 м. При свайных полях
размером более 10
´10 м и применении
комбинированных свайно-плитных фундаментов глубина выработок должна превышать
предполагаемое заглубление свай не менее чем на ширину свайного поля или плиты,
но не менее чем на 15 м.

При наличии ниже указанных
глубин слоев специфических грунтов (техногенных грунтов, рыхлых песков, слабых
глинистых, органо-минеральных и органических грунтов) глубина выработок определяется
с учетом необходимости их
проходки и установлены
глубины залегания подстилающих грунтов и определения их характеристик.

4.4.14 Изыскания для свайных
фундаментов должны обеспечивать получение физических характеристик грунтов в
пределах всей изучаемой толщи и механических характеристик, необходимых для
расчетов свайных фундаментов по
I и II группам предельного
состояния.

Общее количество данных для
каждого инженерно геологического элемента должно быть достаточным для их
статистической обработки в соответствии с ГОСТ
20522 (п. 4.1.16).

4.4.15 Плотность и
прочностные характеристики песков для объектов всех геотехнических категорий
следует определять зондированием (п. 4.1.18).

Зондирование является
основным методом определения модуля деформации как песчаных, так и глинистых
грунтах для объектов геотехнической категории 1 и одним из методов определения
модуля деформации (в сочетании с прессиометрическими и штамповыми испытаниями)
для объектов геотехнических категорий 2 и 3.

4.4.16 Технический отчет по
результатам инженерно-геологических изысканий для проектирования свайных
фундаментов должен составляться в соответствии со СНиП 11-02
и п. 4.1.25
настоящей инструкции.

Все характеристики грунтов
должны приводиться в отчете с учетом прогноза возможных изменений (в процессе
строительства и эксплуатации здания) инженерно-геологических условий площадки.

При наличии натурных
испытаний свай статической или динамической нагрузками и опытных работ должны
приводиться их результаты.

В случаях выявления в
процессе изысканий специфических грунтов и опасных геологических и
инженерно-геологических процессов (карстово-суффозионных, оползневых и др.) в
отчетных материалах необходимо привести их детальную характеристику вместе с
прогнозными оценками в соответствии с требованиями разделов 4.1 и 4.2
настоящей инструкции.

4.5.
Особенности инженерно-геологических изысканий для подземных и заглубленных
сооружений

4.5.1 При
инженерно-геологических изысканиях для проектирования подземных и заглубленных
сооружений в зависимости от их назначения, геотехнической категории,
конструктивных особенностей и глубины заложения в дополнение к указаниям
раздела 4.1
необходимо выявлять и изучать:

— глубину залегания скальных
и полускальных грунтов;

— наличие в толще дисперсных
грунтов прослоев скальных и полускальных грунтов;

— древние эрозионные врезы
(долины);

— величины напора и градиенты
подземных вод, наличие и толщину водоупоров и их гидродинамическую устойчивость
против прорыва напорных вод, ожидаемые водопритоки в котлованы и подземные
выработки;

— наличие и распространение
грунтов, склонных к проявлению плывунных, тиксотропных и суффозионных свойств,
в т.ч. виброползучести;

— наличие и местоположение
тоннелей, инженерных коммуникаций и других подземных сооружений, а также старых
подвалов, колодцев, подземных выработок, буровых скважин и пр.

4.5.2 Для проектирования
заглубленных и подземных сооружений геотехнической категории 3 программа
инженерно-геологических изысканий должна составляться с привлечением
специализированных организаций по геотехнике.

4.5.3
При строительстве локальных подземных и заглубленных сооружений в котлованах с
использованием постоянных ограждающих конструкций («стена в грунте», шпунт,
сваи разного вида и пр.) необходимо предусматривать размещение скважин по
контуру сооружения с шагом не более 20 м.

Инженерно-геологическое
строение площадки должно быть изучено на глубину не менее 1,5Нс
+ 5 м, где Нс — глубина заложения подошвы
ограждающей конструкции, но не менее 10 м от подошвы ограждающей конструкции.
На указанную глубину должно быть пройдено не менее 30 % скважин, но не менее
трех скважин.

4.5.4
При проектировании локальных подземных и заглубленных сооружений без применения
ограждающих конструкций глубина скважин должна быть не менее 1,5Нк
+ 5 м при строительстве открытым способом, где Нк
— глубина котлована от планировочной отметки.

4.5.5
При строительстве подземного сооружения на свайных фундаментах или на
комбинированном свайно-плитном фундаменте следует выполнять требования раздела
4.4.

4.5.6 Размещение инженерно-геологических
выработок по трассе линейных подземных сооружений должно быть неравномерным и
отвечать задаче выявления особенностей подземной геологической среды. Они
сгущаются на участках сочленения различных форм рельефа, сложного
геологического строения, развития опасных геологических и
инженерно-геологических процессов.

4.5.7 Для проектирования и
строительства подземных переходов, сооружаемых открытым способом, рекомендуется
располагать скважины на расстоянии до 30 м, а в сложных инженерно-геологических
условиях это расстояние должно быть сокращено до 10 — 15 м.

Глубина проходки скважин
должна приниматься в соответствии с рекомендациями пп. 4.5.34.5.4.

4.5.8 Для
проектирования коллекторов различного назначения расстояние между скважинами по
трассе рекомендуется принимать не превышающем 50 м, а на участках пересечения
трассой различных геоморфологических элементов, в сложных
инженерно-геологических условиях, а также при строительстве в условиях
существующей застройки, сокращать указанное расстояние до 20 м.

В сложных
инженерно-геологических условиях рекомендуется трассу линейных сооружений
дополнять поперечниками. Расстояние между поперечниками и между скважинами на
поперечнике должно быть не более 50 м.

Глубина скважин для
коллекторов, сооружаемых закрытым способом, должна быть не менее Н0
+ 2
D, где Н0 — глубина заложения
низа обделки,
D — диаметр или поперечный размер обделки.

4.5.9 Для уточнения
инженерно-геологического строения, особенно при строительстве линейных
подземных сооружений, следует, как правило, предусматривать статическое
зондирование грунтов и геофизические исследования (см. раздел 4.7).

4.5.10
Гидрогеологические исследования следует выполнять в соответствии с пп.
4.1.10 и 4.1.11. Для подземных и
заглубленных сооружений, строительство которых сопровождается устройством
противофильтрационных завес и дренажных систем, коэффициент фильтрации грунтов
необходимо определять полевыми методами (
ГОСТ 23278).

При проектировании подземных
и заглубленных сооружений, перекрывающих частично или полностью отдельные
горизонты подземных вод, а также изменяющих условия и пути их фильтрации,
следует выполнять прогноз изменений гидрогеологических условий площадки
строительства, в частности прогноз возможного образования барражного эффекта и
подтопления окружающей территории (п. 4.1.11).

4.5.11 При проектировании
подземных и заглубленных сооружений
I и, как правило, II уровня
ответственности дополнительно к предусмотренным в п. 4.1.17 требованиям по
специальному заданию проектной организации надлежит полевыми и лабораторными
методами определять следующие физико-механические характеристики дисперсных и
скальных грунтов:

— модуль деформации Е
для первичной ветви компрессии (Ес1), для
ветви декомпрессии (Е
d) и ветви вторичной
компрессии (Ес2). Декомпрессию и вторичную
(повторную) компрессию образцов следует выполнять для тех же диапазонов
напряжений, что и первичную компрессию;

— коэффициент поперечной
деформации
n;

— параметры ползучести
глинистых грунтов
dcгp и dcгp1 (СНиП 2.02.02);

— прочностные характеристики:
угол внутреннего трения
j и удельное сцепление с, определяемые для условий, соответствующих всем
этапам строительства и эксплуатации подземного и заглубленного сооружения;

— коэффициент морозного
пучения
Kh, удельные нормальные и
касательные силы морозного пучения
sh и th;

— коэффициент фильтрации k
грунтов;

— классификационные
характеристики массивов скальных пород: модуль трещиноватости
Mj, показатель
качества породы
RQD, коэффициент выветрелости Kw (СНиП
2.02.02).

Значения модулей деформации
по результатам лабораторных испытаний следует корректировать на основе
результатов полевых испытаний грунтов штампами или прессиометрами.

При обосновании могут
определяться по специальному заданию проектной организации другие физико-механические
и классификационные характеристики грунтов.

4.5.12 При строительстве
подземных и заглубленных сооружений в условиях существующей застройки
необходимо выполнять инженерно-геологические изыскания
и обследования оснований зданий и сооружений, попадающих в зону влияния
подземного строительства, в соответствии с разделом 4.2.

4.5.13 Для определения зоны
влияния подземного строительства и проведения расчетов деформаций оснований
существующих зданий и сооружений необходимо выполнять прогноз изменений
напряженно-деформированного состояния грунтового массива (пп. 4.2.4 и
4.2.11),
а также гидрогеологического режима подземных вод (п. 4.5.10). Для выполнения этих
прогнозов рекомендуется привлекать специализированные организации по
геотехнике.

4.5.14
При необходимости по специальной программе силами специализированных
организаций следует выполнять измерения напряжений в массивах горных пород и
грунтов, а также опытные полевые работы по водопонижению, закреплению и
заморозке грунтов, устройству буровых свай и захваток «стены в грунте» и другие
виды опытных работ.

При необходимости следует
также проводить мониторинг отдельных компонентов геологической среды и
действующих опасных геологических и инженерно-геологических процессов (раздел 4.9).

4.5.15 Объем изысканий при
реконструкции подземных сооружений должен назначаться с учетом целей и объемов
реконструкции. Количество геологических выработок рекомендуется назначать в
зависимости от требуемого количества их для нового подземного строительства и
принимать:

— равным количеству скважин
для нового строительства при организации пристройки к существующему подземному
сооружению;

— равным 50 % количества
скважин для нового строительства, но не менее трех, при прочих видах
реконструкции.

Глубину разведочных скважин
при реконструкции подземных сооружений рекомендуется назначать:

— при устройстве постоянных
ограждающих конструкций («стена в грунте», буросекущиеся сваи и пр.) — в
соответствии с п. 4.5.3;

— при углублении подземного
сооружения — в соответствии с п. 4.5.4;

— при примыкании к
существующему сооружению тоннеля, устраиваемого закрытым способом, — в
соответствии с п. 4.5.8;

— при устройстве под
подземным сооружением свайного фундамента или комбинированного свайно-плитного
фундамента — в соответствии с п. 4.5.5.

4.6. Особенности
инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий

4.6.1
Общую оценку инженерно-геологических условий площадки строительства и
предварительный выбор типа фундаментов высотного здания следует выполнять на
основе изысканий на предпроектной стадии. На этой же стадии должна проводиться
оценка наличия специфических грунтов и возможного проявления опасных
геологических и инженерно-геологических процессов (карстово-суффозионных,
оползневых и др.), при наличии которых строительство высотного здания на данной
площадке рекомендуется избегать.

Возможность строительства
высотных зданий и выбор типа фундаментов в сложных инженерно-геологических
условиях и в районах проявления опасных геологических и инженерно-геологических
процессов следует рассматривать и решать с учетом геологического риска
возможных потерь в соответствии с указаниями [41] и рекомендациями [39].

4.6.2 Для составления
программы инженерно-геологических изысканий следует привлекать
специализированные организации по геотехнике и оценке геологического риска.
Программу изысканий в соответствии с указаниями [41] следует подвергать
геотехнической экспертизе.

4.6.3 Инженерно-геологические
скважины на площадке строительства должны располагаться на расстоянии не более
20 м, а их количество должно приниматься в зависимости от площади пятна
застройки, но быть не менее пяти для каждого точечного объекта. Размещение
скважин в плане здания должно обеспечить оценку неоднородности напластований
грунтов, а также учитывать конструктивные особенности здания и характер
распределения нагрузок.

4.6.4 Глубина скважин должна
назначаться в зависимости от предварительно выбранного типа фундаментов
высотного здания (п. 4.6.1).

При применении плитного
фундамента при нагрузках р на плиту от 400 до 600 кПа глубина
бурения ниже глубины ее заложения должна составлять не менее:

— при ширине плиты В =
10 м — (1,3 — 1,6) В для квадратной плиты и (1,6 — 1,8) В — для
прямоугольной с соотношением сторон
h = 2;

— при ширине плиты В =
20 м — (1,0 — 1,2) В для квадратной плиты и (1,2 — 1,4)
B
для прямоугольной с соотношением сторон
h = 2;

— при ширине плиты В = 30 м — (0,9 — 1,05) В для квадратной плиты и (1,0 —
1,25) В — для прямоугольной с соотношением сторон
h
= 2
.

Для промежуточных значений В,
р
и
h глубина бурения назначается
по интерполяции.

Для свайного фундамента и
комбинированного свайно-плитного фундамента глубина скважин назначается по
указаниям раздела 4.4.

Для оценки возможного
проявления карстово-суффозионных процессов (п. 4.6.1) не менее двух скважин
должно быть пробурено до известняков каменноугольного возраста со вскрытием их
незакарстованных и невыветрелых разностей.

В программе
инженерно-геологических изысканий целесообразно предусматривать выполнение
дополнительных изысканий со дна котлована.

4.6.5 Для уточнения
инженерно-геологического строения площадки между скважинами и оценки несущей
способности свай следует предусматривать статическое или динамическое
зондирование грунтов в количестве не менее 10 точек.

4.6.6 В составе
инженерно-геологических изысканий необходимо предусматривать выполнение
геофизических исследований для определения, прежде всего, глубины залегания
известняков, их трещиноватости и закарстованности, наличия и толщины прослоев
слабых грунтов и глинистых водоупоров.

4.6.7 При свайном или
комбинированном свайно-плитном варианте фундаментов следует проводить не менее
трех натурных испытаний свай (ГОСТ 5686).

4.6.8 Для определения модуля
деформации грунтов необходимо предусматривать полевые испытания штампами в
количестве не менее трех или прессиометрами в количестве не менее шести для
каждого выделенного инженерно-геологического элемента (ГОСТ
20276).

Лабораторные исследования
грунтов должны в первом приближении моделировать работу грунта в основании
здания в условиях изменяющегося напряженно-деформированного состояния, в
частности, испытания грунта в компрессионных приборах и приборах трехосного
сжатия необходимо проводить в диапазоне действующих в основании здания
напряжений и предусматривать реконсолидацию образцов грунта.

4.6.9 При расположении
площадки строительства на наклонном элементе рельефа или вблизи его бровки
горные выработки (точки зондирования) необходимо размещать как на самом склоне,
так и в зонах, прилегающих к его бровке и подошве с заглублением части
выработок ниже зоны возможного активного развития оползня в
несмещаемые породы не менее чем на 3 — 5 м. Буровые работы, полевые и
лабораторные исследования грунтов, гидрогеологические и геофизические
исследования должны быть направлены на выявление и изучение всех факторов,
имеющих определяющее значение в оползневом процессе (динамика подземных вод,
наличие слабых глинистых и суффозионно неустойчивых песчаных грунтов и др.).
Должны быть определены прочностные и реологические характеристики грунтов,
проведены прогнозные расчеты устойчивости склона, а в необходимых случаях
организованы стационарные наблюдения.

4.6.10 При строительстве
высотного здания вблизи существующей застройки необходимо выполнять
инженерно-геологические изыскания и обследования оснований фундаментов зданий и
сооружений, попадающих в зону влияния высотного строительства, в соответствии с
разделом 4.2,
а также осуществлять прогноз изменений напряженно-деформированного состояния
грунтового массива и гидрогеологического режима подземных вод в соответствии с
пп. 4.2.4,
4.2.11
и 4.1.11.

4.6.11 На площадке
строительства высотного здания при необходимости следует выполнять опытные
геотехнические работы (см. п. 4.5.14), состав и объем которых определяются
специальной программой, разрабатываемой в процессе проектирования в зависимости
от инженерно-геологических условий и принятой схемы устройства фундаментов.

4.6.12 Для высотного здания
необходимо предусматривать проведение мониторинга отдельных компонентов
геологической среды (раздел 4.9) и, в первую очередь, опасных геологических и
инженерно-геологических процессов и динамики подземных вод.

4.6.13 Результаты
инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий должны
содержать прогноз развития опасных геологических и инженерно-геологических
процессов во времени и пространстве, а также количественную оценку
обуславливаемых ими геологических рисков социальных и экономических потерь,
выполненную по рекомендациям [39].

4.7.
Геофизические исследования в условиях городской застройки

4.7.1 Геофизические
исследования в составе инженерно-геологических изысканий применяют как для
нового строительства зданий и подземных сооружений, так и при их реконструкции.

Задачи, решаемые
геофизическими исследованиями, методы и средства геофизических работ приведены
в приложении Д.

4.7.2 К общим требованиям,
предъявляемым к геофизическим методам исследований, применяемым при
инженерно-геологических изысканиях в условиях городской застройки, относятся:

1) предварительный учет
инженерно-геологической обстановки на участке работ по данным бурения имеющихся
скважин и использование другой имеющейся информации для выбора сети
исследований и интерпретации результатов измерений;

2) возможность выявления
слоев и структур в массиве грунта, различающихся по физическим свойствам и
соответствующих основным инженерно-геологическим элементам (или их части),
установленным при бурении скважин;

3) предварительный учет
расположения имеющихся коммуникаций на участке работ (наличие геоподосновы);

4) обеспечение достаточной
глубины исследований, соответствующей глубине инженерно-геологических скважин;

5) помехоустойчивость
аппаратуры при работе в городских условиях, в том числе: для методов
электроразведки — по отношению к постоянным электрическим полям, блуждающим
токам, электромагнитным полям; для сейсмоакустических методов — по отношению к
акустическим помехам и шумам (от транспорта, строительных работ и других
производств);

6) комплексирование (при
необходимости) геофизических методов;

7) учет условий измерений
(температуры окружающей среды, рельефа, наличия построек, коммуникаций,
ограждений и т.д.).

4.7.3 Геофизические
исследования должны проводится, как правило, в комплексе с другими методами
исследование инженерно-геологических условий с целью интерпретации результатов
геофизических наблюдений, в том числе создания или уточнения расчетных
интерпретационных моделей. При необходимости для обеспечения интерпретации
могут быть выполнены специальные параметрические
исследования,
геофизических параметров в скважинах и шурфах, лабораторные геофизические
исследования свойств образцов и монолитов и т.д.;

4.7.4 В результате проведения
геофизических исследований грунтового массива совместно с полевыми и
лабораторными исследованиями могут быть установлены:

— литологическое строение
массива грунтов с выделением основных инженерно-геологических и структурных
элементов;

— физико-механические
свойства грунтов по установленным или устанавливаемым в процессе работы
корреляционным зависимостям;

— степень однородности
массива грунта по исследуемым свойствам;

— глубина залегания подошвы
насыпных грунтов и оползневых масс;

— наличие в
инженерно-геологическом разрезе слоев и структур, обладающих пониженной
плотностью (илов, сапропелей, заторфованных грунтов, торфов и др.);

— наличие в массиве грунта
погребенных объектов и пустот;

— наличие закарстованных
участков и зон повышенной трещиноватости в известняках;

— положение уровня и режим
подземных вод, наличие водоупоров.

Геофизические исследования
целесообразно также использовать для
обнаружения и изучения
геологических и инженерно-геологических процессов и наблюдения за их динамикой.

4.7.5 При проведении
геофизических исследований целесообразно комплексирование отдельных методов
вследствие их различной разрешающей способности по отношению к физическим
свойствам грунтов с целью повышения достоверности результатов применительно к
решаемой задаче в конкретных инженерно-геологических условиях и с целью
получения более полной информации об участке работ.

4.7.6 Для нового
строительства геофизические методы целесообразно применять на всех стадиях
разработки проектов, включая предпроектные исследования.

На стадии предпроектных
исследований геофизические методы применяются в качестве рекогносцировочных, по
редкой сети наблюдений. Целью этих работ является получение общей оценки
геологического строения участка на глубину до 30 — 40 м, выявление основных
структурных элементов, установление характера залегания грунтов, определение
уровня подземных вод.

Ha этой
стадии могут применяться следующие методы: инженерная сейсморазведка (МПВ),
вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) (при отсутствии электрических
помех), дипольное индуктивное профилирование (ДИП).

4.7.7 На стадии разработки
проекта основной задачей геофизических методов является детализация
геологического строения участка, установленного по результатам бурения
инженерно-геологических скважин, прослеживание границ инженерно-геологических
элементов, уточнение положения уровня подземных вод, определение наличия
водоупорных и водоносных горизонтов, оценка физико-механических свойств
грунтов, оценка палеогеоморфологической обстановки (выявление древних долин,
палеорусел, участков фациальной изменчивости грунтов), установление наличия
слабых грунтов.

Основными методами,
применяемыми на этой стадии, являются: сейсморазведка, вертикальное
электрическое зондирование (при отсутствии электрических помех), метод
дипольной высокочастотной электроразведки (зондирование и профилирование),
радиолокационное зондирование («Радар»), дипольное индукционное профилирование
(ДИП), дипольное электромагнитное профилирование (ДЭМП).

4.7.8 На стадии разработки
рабочей документации детальность исследований должна быть увеличена. Основными
задачами геофизических исследований на этом этапе является оценка изменчивости
свойств грунтов, оконтуривание участков слабых грунтов, определение мест
водопритока и разгрузки верховодки и подземных вод, оценка физико-механических
свойств грунтов.

Основными методами,
применяемыми на этой стадии, являются: детальная инженерная сейсморазведка,
высокочастотная дипольная электроразведка, радиолокационное зондирование. Кроме
того, рекомендуется применение скважинных геофизических методов, в том числе
радиоизотопных методов определения плотности и влажности грунтов,
пенетрационный каротаж, (статическое зондирование в комплексе с радиоизотопными
измерениями), акустический каротаж и вертикальное сейсмическое профилирование,
односкважинная или многоскважинная резистивиметрия (для определения направления
и скорости движения подземных вод).

4.7.9 Геофизические методы,
применяемые при реконструкции, имеют целью уточнение геологического строения
участка, определение наличия слабых грунтов, оценку характеристик грунтов,
определение глубины залегания подземных вод, оценку глубины заложения
фундаментов.

Результаты геофизических
методов должны способствовать рациональному выбору мероприятий по укреплению
оснований, ликвидации или уменьшению роли факторов, влияющих на состояние
зданий.

Методы, применяемые при
обследовании грунтов оснований под зданием и вблизи него:

1) высокочастотная дипольная
электроразведка в вариантах зондирования и профилирования методом скользящей
точки (в том числе при наличии железобетонных фундаментных плит), синхронного
зондирования и профилирования (метод ориентирован на выявление зон и структур,
различающихся по плотности сложения, в том числе слабых грунтов, илов,
торфосодержащих грунтов и др.);

2) радиолокационное
зондирование;

3) сейсмоакустические методы
определения толщины и состояния железобетонных фундаментных плит, определение
наличия пустот и разуплотнений под плитами, глубины заложения и толщины
ленточных кирпичных, бетонных и железобетонных фундаментов;

4) электродинамическое
зондирование с поверхности грунтов или со дна шурфа; целесообразно применять
комплекс радиоизотопных методов и электродинамического зондирования для
получения более полной характеристики физико-механических свойств грунтов;

5) радиоизотопные методы
измерения плотности и влажности грунтов в скважинах (обсадных трубах) вблизи
подошвы фундаментов (при вскрытии их шурфами);

6) радиоволновое
межскважинное просвечивание (в специальных случаях);

7) другие методы каротажа и
межскважинного прозвучивания, а также варианты исследований массива грунта типа
ВСП.

4.7.10 При подземном
строительстве с помощью геофизических методов, помимо задач общего плана, могут
быть решены следующие задачи;

— детальное изучение грунтов
по трассе подземного сооружения (тоннеля, коллектора и т.д.) с определением
участков слабых и структурно неустойчивых грунтов при помощи наземных и
скважинных методов;

— определение мест
водопритоков и разгрузки подземных вод;

— определение зоны влияния
устройства подземного сооружения на вмещающие грунты и близлежащие здания.

При подземном строительстве
целесообразно использовать следующие методы: детальную сейсморазведку, высокочастотную
электроразведку в вариантах метода скользящей точки, синхронного зондирования и
профилирования, метод становления поля, радиолокационный широкополосный метод,
детальную гравиразведку. Эти методы необходимо сочетать с геофизическим
исследованием скважин, пробуриваемых по трассе с небольшим интервалом между
ними, с выполнением тех или иных межскважинных просвечиваний.

4.7.11 Геофизические методы
рекомендуется применять для оценки технического состояния территории участка, в
том числе наличия погребенных подземных коммуникаций (кабелей, труб,
коллекторов и др.).

В эту же группу входит
локализация мест коррозии металлических подземных сооружений и определение
наличия блуждающих токов. К применяемым методам относятся:

— электромагнитный метод
поиска кабелей и труб, применяемый в активном режиме (т.е. с подсоединением
аппаратуры к действующим кабелям, трубам и другим коммуникациям с целью их
прослеживания) или в пассивном режиме (без подсоединения);

— наземный (пешеходный)
акустический эмиссионный метод, применяемый с целью поиска и прослеживания на
глубине до 5 — 6 м действующих трубопроводов и коллекторов. Применяется при
отсутствии акустических помех от строительных работ, транспорта и др.;

4.7.12 Для определения
наличия карста и оценки степени закарстованности известняков следует применять
следующие геофизические методы:

— сейсморазведку;

— вертикальное электрическое
зондирование;

— дипольное индукционное
профилирование;

— гравиметрический метод.

4.7.13 Геофизические методы
могут применяться для мониторинга изменения компонентов геологической среды на
участках, представляющих геологическую опасность (зоны развития карстовых,
суффозионных и оползневых процессов, подтопления территорий, распространения
специфических грунтов и т.д.). Мониторинг целесообразно осуществлять при помощи
геофизических методов, обеспечивающих необходимую точность определения
изменения свойств грунтов или геологических границ. К ним, прежде всего,
относятся скважинные методы
(радиоизотопные методы
измерения плотности и влажности, акустические методы прозвучивания,
радиоволновые методы межскважинного просвечивания).

4.7.14 В техническом отчете
по геофизическим исследованиям приводятся результаты интерпретации
геофизических данных в виде графиков, разрезов, карт и таблиц физико-механических
свойств грунтов. При проведении мониторинговых исследований приводится прогноз
изменений в пространстве и во времени компонентов геологической среды в
результате геологических и инженерно-геологических процессов и техногенных
воздействий.

4.8.
Особенности инженерно-геологических изысканий в районах
с проявлением
карстово-суффозионных процессов

4.8.1 Требования настоящего
раздела должны соблюдаться при инженерно-геологических изысканиях для зданий и
сооружении
I и II уровня ответственности,
возводимых в районах г. Москвы с потенциальным проявлением
карстово-суффозионных процессов.

4.8.2 На территории города в
соответствии с классификацией СП
11-105 (ч.
II) развит карбонатный тип карста (скальные породы
представлены труднорастворимыми известняками и доломитами), а по условиям
залегания — покрытый тип (карстующиеся породы перекрыты сверху нерастворимыми
дисперсными грунтами).

В этих условиях наиболее
вероятны деформации земной поверхности вследствие развития
карстово-суффозионных процессов.

4.8.3 В
зависимости от интенсивности проявления карстово-суффозионных процессов на
территории города выделяется опасные, потенциально опасные и неопасные для
строительства инженерно-геологические районы (см. схематическую карту в
приложении
А).

4.8.4 Опасные районы
характеризуются следующими определяющими признаками:

— наличием на поверхности
земли проявлений карстово-суффозионных процессов в виде провалов (воронок) и
оседаний земной поверхности разной формы и размеров;

— сильной закарстованностью
толщи карбонатных пород каменноугольной системы, проявляющейся в виде карстовых
полостей размером более 1 м,
расположенных неглубоко по
отношению к кровле известняков, незаполненных или заполненных слабым
переотложенным материалом (особенно четвертичного возраста), а также в наличии
зон сильно раздробленных и интенсивно выщелоченных пород;

— отсутствием или прерывистым
распространением, а также незначительной толщиной, как правило до 2 — 3 м,
слабопроницаемых глинистых грунтов (водоупоров), юркого и каменноугольного
возраста, перекрывающих закарстованную толщу. Наиболее опасными являются
площадки, на которых указанные глинистые грунты или непосредственно
закарстованная толща покрыта водопроницаемыми отложениями, представленными
крупнообломочными грунтами, песками, супесями;

— наличием вертикальной
фильтрации подземных вод, создающей условия для суффозионного выноса рыхлых
отложений в закарстованные породы, с градиентом вертикальной фильтрации более 3
и наличием температурных и гидрохимических аномалий в подземных водах,
свидетельствующих об интенсивном вертикальном перетоке и нарушении режима
подземных вод;

— образованием в процессе
бурения провальных воронок вокруг стволов скважин в результате прорезания
водоупоров и суффозионного выноса песков в карстующиеся известняки;

Опасные районы приурочены к
долинам доюрского и доледникового размыва, особенно с «открытыми» бортами из
карбонатных пород, где возможна интенсивная горизонтальная фильтрация.

4.8.5 Потенциально опасные
районы характеризуются меньшей степенью развития вышеперечисленных признаков, а
именно:

— отсутствием проявления
карста на поверхности земли;

— слабой общей
закарстованностью толщи карбонатных пород каменноугольного возраста,
характеризующейся наличием единичных карстовых полостей, не превышающих 1,0 м,
открытых или заполненных переотложенным материалом;

— наличием водоупоров из
юрских и каменноугольных глин, перекрывающих закарстованные породы, толщиной,
как правило, не более 10 м;

— градиентом вертикальной
фильтрации, не превышающем 3.

4.8.6 Неопасные районы
характеризуются отсутствием проявления карста на поверхности земли, наличием
водоупоров из юрских и каменноугольных глин, перекрывающих закарстованные
породы, толщиной, как правило, более 10 м и отсутствием нарушенного режима
подземных вод.

4.8.7
При планировании инженерно-геологических изысканий следует иметь в виду, что в
опасных районах вероятность образования карстово-суффозионных провалов и
оседаний поверхности земли повышенная, но отдельные участки застройки в
результате изучения могут оказаться потенциально опасными или неопасными.

В потенциально опасных
районах отдельные участки застройки также могут оказаться опасными или
неопасными.

В связи с этим при
составлении программы инженерно-геологических изысканий на территориях,
классифицированных на карте приложения А как опасные и потенциально
опасные, с целью определения степени карстово-суффозионной опасности необходимо
провести комплекс исследований, включающих бурение не менее двух глубоких
скважин, вскрывающих известняки карбона, и гидрогеологические исследования всех
водоносных горизонтов, соотношения напоров и режима подземных вод всех
водоносных горизонтов.

Глубокие скважины следует
проходить с заглублением в незакарстованные и невыветрелые известняки не менее
чем на 1,5 — 2 м, а в карстующиеся породы — не менее чем на 3 — 5 м.

4.8.8
Для оценки степени карстово-суффозионной опасности наряду с работами,
указанными в п.
4.8.7, следует как правило, предусматривать проведение геофизических
исследований для определения глубины залегания известняков, оценки условий
залегания, толщины и состава покрывающих их грунтов, изучения режима подземных
вод. Методы геофизики позволяют выявить карстовые полости, которые не всегда
могут быть обнаружены бурением, и определить их конфигурацию и размеры, а также
степень закарстованности известняков.

4.8.9 Если в процессе бурения
глубоких скважин будет обнаружена выдержанная толща слабопроницаемых глин,
обеспечивающих защиту от возможности проявления карстовых деформаций на
поверхности земля (как правило, более 10 м), допускается не вскрывать буровыми
скважинами карстующиеся породы, за исключением случаев, указанных в п. 4.8.10.

4.8.10
При неглубоком расположении известняков от поверхности земли (менее 20 м) и
значительной глубине заложения подземных или заглубленных сооружений необходимо
проведение всего комплекса исследований, предусмотренных в пп.
4.8.7 и 4.8.8.

4.8.11 Для изучения плотности
покрывающих известняки грунтов и выявления зон разуплотнения рекомендуется
проводить зондирование и пенетрационно-каротажные работы.

4.8.12 В технических отчетах
(заключениях) по результатам изысканий необходимо указывать степень опасности
возможного проявления карстово-суффозионных процессов в соответствии с
классификацией, приведенной в п. 4.8.3, результаты прогнозирования развития
карстово-суффозионных процессов (диаметр воронки, интенсивность карстовых
провалов и др.) и оценку степени их опасности и соответствующих карстовых
рисков социальных и экономических потерь.

4.9.
Инженерно-геологический мониторинг

4.9.1 В процессе изысканий в
необходимых случаях следует выполнять мониторинг отдельных компонентов
геологической среды (опасные геологические и инженерно-геологические процессы,
подземные воды, специфические грунты и т.п.), который может продолжаться в
период строительства, а при необходимости и в период эксплуатации зданий и
сооружений.

Мониторинг, как правило,
следует организовывать:

— при строительстве зданий и
сооружений
I уровня ответственности и уникальных;

— при строительстве зданий и
сооружений
II уровня ответственности в сложных
инженерно-геологических условиях;

— для зданий и сооружений,
попадающих в зону влияния нового строительства в условиях существующих
застройки, а также в других случаях, предусмотренных техническим заданием.

4.9.2 Мониторинг проводится в
соответствии с заранее разработанным проектом и включает в себя:

— систему стационарных
наблюдений за отдельными компонентами геологической среды;

— оценку результатов
наблюдений и прогноз изменения геологической среды и развития опасных
геологических и инженерно-геологических процессов в период строительства и
эксплуатации зданий и сооружений.

4.9.3 Состав, объем и методы
мониторинга должны назначаться в зависимости от инженерно-геологических условий
площадки, способа возведения объекта строительства, его конструктивных
особенностей, уровня ответственности, и в соответствии с результатами
геотехнического прогноза влияния нового строительства на окружающую
существующую застройку.

4.9.4 Инженерно-геологический
мониторинг на конкретной площадке строительства должен быть увязан с системой
регионального геологического мониторинга при наличии последнего.

4.9.5 Натурные наблюдения,
выполняемые в процессе мониторинга, могут включать:

а) наблюдения за состоянием
основания и массивов грунтов и гидрогеологической обстановкой — наблюдения за
изменением физико-механических свойств грунтов; измерения напряжений и
деформаций в грунтовом массиве; наблюдения за составом и режимом подземных вод;
наблюдения за развитием опасных геологических и инженерно-геологических процессов
(карст, суффозия, оползни, оседание поверхности и др.); наблюдения за
состоянием температурного, электрического и других физических полей.

б) наблюдения за изменением
окружающей природной и техногенной среды при опасности деформаций зданий и
сооружений на сопредельных участках, загрязнения грунтов и подземных вод,
газовыделении, радиационном излучении и т.п. (см. раздел 5).

4.9.6 На основе полученных
результатов натурных наблюдений уточняются прогнозы, в частности изменения
физико-механических свойств грунтов, напряженно-деформированного состояния
грунтового массива и гидрогеологического режима, активизации и развития опасных
геологических и инженерно-геологических процессов.

По результатам мониторинга
проектная организация может произвести корректировку проектного решения.

4.9.7 Для выполнения
инженерно-геологического мониторинга применяют следующие виды работ:

— для наблюдений за
изменением инженерно-геологических условий — бурение, полевые и лабораторные
исследования грунтов, геофизические исследования;

— для контроля за изменением
гидрогеологического режима, в том числе развитием депрессионной воронки или
подтопления, — устройство системы наблюдательных скважин.

4.9.8 Общие требования,
предъявляемые к мониторингу:

— комплексность,
заключающаяся в том, что все наблюдения должны производиться согласованно между
собой в пространстве и во времени;

— установка всех точек
наблюдений в наиболее характерных местах;

— частота наблюдений
определяется интенсивностью и длительностью протекания наблюдаемых процессов;

— точность измерений должна
обеспечивать достоверность получаемой информации и согласованность ее с
точностью расчетов;

— по результатам мониторинга
должен быть составлен отчет.

5.
Геоэкологические изыскания

5.1. Общие положения

5.1.1 Геоэкологические
изыскания проводятся для оценки современного состояния и прогноза возможных
изменений геологической среды при строительстве с целью предотвращения,
минимизации или ликвидации вредных и нежелательных экологических процессов и
связанных с ними социальных, экономических и других последствий и сохранения
оптимальных условий жизни населения.

Геоэкологические изыскания
проводятся в соответствии с требованиями нормативные документов, указанных в
разделе 2
настоящей инструкции, и настоящего раздела.

5.1.2 Задачи геоэкологических
изысканий определяются в зависимости от стадии проектно-изыскательских работ,
особенностей природной обстановки и характера существующих и ожидаемых воздействий.

5.1.3 Материалы
геоэкологических изысканий должны включать:

— оценку существующего
экологического состояния геологической среды на площадке строительства
проектируемого объекта и прилегающих территориях;

— прогноз изменения
экологического состояния геологической среды при строительстве и эксплуатации
объекта;

— оценку экологического риска
при реализации намечаемой деятельности;

— рекомендации по
мероприятиям, направленным на предотвращение, минимизацию или ликвидацию
вредных и нежелательных экологических процессов;

— программу локального
геоэкологического мониторинга.

5.1.4 В состав
геоэкологических изысканий входят:

— сбор, изучение, обобщение и
анализ опубликованных и фондовых материалов о состоянии геологической среды на
данной площадке и прилегающих территориях;

— маршрутные наблюдения с
описанием состояния геологической среды, источников загрязнения;

— эколого-гидрогеологические
исследования;

— исследование химического
загрязнения грунтов;

— радиационно-экологические
исследования;

— газогеохимические
исследования;

— исследование тепловых полей
в грунтах в местах прохождения теплотрасс;

— стационарные наблюдения
(геоэкологический мониторинг);

— прогноз изменения состояния
геологической среды при строительстве и эксплуатации объекта;

— камеральная обработка
материалов и составление технического отчета (заключения) по результатам
изысканий.

Назначение и необходимость
отдельных видов работ и исследований, условий их сочетания с другими видами
изысканий и исследований устанавливаются в программе геоэкологических изысканий
в зависимости от вида строительства, характера и уровня ответственности
проектируемых зданий и сооружений, особенностей природно-техногенной
обстановки, степени экологической изученности территории и стадии
проектно-изыскательских работ.

5.1.5 Объем геоэкологических
изысканий назначается в соответствии с требованиями СП 11-102 и
дополнительными требованиями настоящего раздела.

5.1.6 Отчет (заключение) по
результатам экологических изысканий должен содержать следующие сведения:

— данные о проектируемом
сооружении (адрес, назначение, уровень ответственности, вид и конструктивные
особенности фундамента и т.д.);

— краткую характеристику
исследуемого участка (вид использования на момент изысканий, площадь, характер
рельефа и т.д.);

— краткую характеристику
инженерно-геологических и гидрогеологических условий участка;

— информацию о содержании
проводившихся работ, применявшихся методах и методиках исследования, приборах и
оборудовании;

— результаты исследований и
заключение о геоэкологических условиях участка строительства.

Результаты отдельных видов
исследований оформляются в виде отдельных глав в отчете.

5.2. Эколого-гидрогеологические
исследования

5.2.1. Общие положения

5.2.1.1
Эколого-гидрогеологические исследования при строительстве выполняются для
решения следующих задач:

— оценки существующей на
момент строительства ситуации с подтоплением территории, загрязнением подземных
вод;

— прогноза изменения
гидрогеологических условий в период строительства сооружения (оценки
водопритоков в строительный котлован, влияния строительного дренажа,
загрязнения пород зоны аэрации и подземных вод и т.д.);

— прогноза изменения
гидрогеологических условий в период эксплуатации сооружения (оценки возможного
барражного эффекта, оценки влияния пристенного и пластового дренажей, оценки
возможности подтопления территории, оценки возможности загрязнения подземных и
поверхностных вод в результате возможных утечек из коммуникаций и в местах
скопления транспорта и т.д.).

5.2.1.2
Эколого-гидрогеологические исследования могут выполняться как самостоятельно в
составе геоэкологических изысканий, так и в комплексе с гидрогеологическими
исследованиями в составе инженерно-геологических изысканий.

5.2.1.3 Задачи
эколого-гидрогеологических исследований определяются особенностями природной
обстановки, характером существующих и планируемых антропогенных воздействий и
меняются в зависимости от стадии проектно-изыскательских работ.

5.2.1.4 Материалы эколого-гидрогеологических
исследований должны обеспечивать разработку соответствующих разделов
градостроительной документации в прединвестиционный период предпроектной
стадии, разделов «Оценка воздействия на окружающую среду» (ОВОС) в
инвестиционный период предпроектной стадии и «Охрана окружающей среды» (ООС) в
проекте строительства.

5.2.1.5 В большинстве случаев
при оценке гидрогеоэкологических условий участка целесообразно использование
данных других видов исследований, проводимых в рамках инженерно геологических и
геоэкологических изысканий.

5.2.1.6 При выполнении
эколого-гидрогеологических исследований самостоятельно в составе
геоэкологических изысканий и отсутствии данных гидрогеологических исследований
следует устанавливать: наличие водоносных горизонтов, которые могут испытывать
негативное влияние в процессе строительства и
эксплуатации
объекта, и подлежащих защите от загрязнения и истощения; области питания
подземных вод (в случае, если они находятся в зоне возможного негативного
влияния проектируемого объекта) и области разгрузки подземных вод, особенно
родников, на характеристиках которых может отразиться проектируемое
строительство; условия залегания, распространения и естественную или
сложившуюся к настоящему времени в городских условиях защищенность горизонтов
подземных вод (в особенности, первого от поверхности); состав, фильтрационные и
сорбционные свойства грунтов зоны аэрации и водовмещающих пород и их
пространственную изменчивость; наличие верховодки; глубину залегания первого от
поверхности регионального водоупора и локальных слабопроницаемых разделяющих
слоев; закономерности движения грунтовых вод, основные закономерности режима
грунтовых вод, наличие и характер гидравлической взаимосвязи между горизонтами
и с поверхностными водами; наличие условий для формирования под влиянием
хозяйственной деятельности новых водоносных горизонтов и верховодки;
температуру и химический состав грунтовых вод, их загрязненность вредными
компонентами и возможность влияния на условия проживания населения и состояние городских
биогеоценозов; возможности подземных вод по транзиту загрязнений в
поверхностные воды и другие компоненты окружающей среды; влияние изменений в
подземных водах на охраняемые территории и рекреационные ресурсы города;
возможность, характер и степень влияния неблагоприятных геологических,
инженерно-геологических и техногенных факторов на изменение гидрогеологических
условий (нарушение изолированности водоносных горизонтов, аккумуляция
загрязненных поверхностных вод в образовавшихся на поверхности воронках и
т.д.).

5.2.1.7 В составе
градостроительной документации, составляемой по результатам прединвестиционных
исследований, базирующихся на изучении фондовых материалов разных организаций,
должны быть определены:

— основные виды возможного
воздействия строительных объектов на подземные воды;

— ориентировочная потребность
в водных ресурсах при строительстве и эксплуатации, возможность использования
подземных вод для питьевого и технического водоснабжения;

— объемы водоотведения и
приемники сточных вод;

— возможности влияния
строительства на подземные воды через изменение других компонентов природной
среды;

— схема мероприятий,
предполагаемых к проведению заказчиком в целях минимизации негативного
воздействия на подземные воды.

5.2.1.8 Материалы эколого-гидрогеологических
исследований для экологического обоснования градостроительной документации
должны также включать:

— оценку на основе фондовых
материалов гидрогеологических условий и степени их нарушения к моменту начала
строительства;

— объемы существующего и
проектируемого водопотребления, возможности использования подземных вод для
водообеспечения, ориентировочную схему водоотведения, данные о возможном
составе сточных вод, очистных сооружениях и степени их очистки;

— оценку, насколько
техногенное влияние на гидрогеологические условия компенсировано изменениями в
подземных водах к моменту исследований (находится ли система подземные воды —
техносфера в динамическом равновесии, или в ней идут активные преобразующие
процессы);

— качественный прогноз
изменений эколого-гидрогеологических условий территории при реализации
намечаемых решений;

— перечень и характеристики
мероприятий по минимизации негативного воздействия на подземные воды;

— заключение о
целесообразности организации экологического мониторинга подземных вод.

5.2.1.9 Материалы
эколого-гидрогеологических исследований для обоснования инвестиций в
строительство должны включать:

— сравнительную
характеристику гидрогеологических условий для различных вариантов
строительства;

— карту (схему) защищенности
подземных вод от проникновения загрязнения с поверхности земли и уязвимости
подземных вод по отношению к техногенному воздействию;

— данные о современном и
перспективном хозяйственном использовании территории, водоохранных зонах, зонах
санитарной охраны, охраняемых природных комплексах и др.;

— перечень характеристик
водопотребления и водоотведения, с указанием предполагаемых трасс водонесущих
коммуникаций;

— оценку влияния земляных и
других видов предполагаемых работ на баланс, условия залегания, питания и разгрузки
подземных вод;

— предварительный
количественный эколого-гидрогеологический прогноз;

— определение максимально
возможных границ негативного влияния предполагаемых работ;

— предварительную программу
эколого-гидрогеологического мониторинга (наблюдаемые параметры, программа
наблюдений, число пунктов наблюдений, схема их размещения):

5.2.1.10 Материалы
эколого-гидрогеологических исследований для обоснования проектной документации
должны включать:

— оценку гидрогеологических
условий до начала строительства;

— уточнение границ зоны
воздействия проектируемого объекта на подземные воды;

— прогноз возможных изменений
гидрогеологических условий в зоне влияния проектируемого объекта при его
строительстве и эксплуатации;

— рекомендации по организации
мероприятий по защите подземных вод от загрязнения и истощения;

— уточненную программу
мониторинга подземных вод, а также анализ и интерпретацию результатов первых
циклов наблюдений, если они были начаты на предпроектной стадии.

5.2.2. Экологический мониторинг
подземных вод

5.2.2.1 Основными задачами
экологического мониторинга подземных вод на стадии проекта являются:

— выявление, изучение и учет
природных и техногенных факторов и условий формирования режима и баланса
подземных вод на территории стройплощадки и прилегающих районов;

— установление и изучение
региональных и локальных закономерностей режима и баланса, химического состава
и качества подземных вод, формирующихся под влиянием природных факторов и
техногенных воздействий;

— осуществление районирования
стройплощадки и прилегающих территорий по степени защищенности подземных вод их
реакции на воздействие техногенных факторов;

— проведение
эколого-гидрогеологического районирования и разработка мероприятий по
рационализации сети и организации экологических мониторингов подземных вод
территории стройплощадки.

5.2.2.2 Основными задачами
экологического мониторинга подземных вод на стадии рабочей документации или
рабочего проекта являются:

— разработка системы
оперативного контроля и своевременного обнаружения истощения и загрязнения
подземных вод и подтопления территорий;

— оценка динамики
гидрогеодинамических (истощение, подтопление), гидрогеохимических (химическое
загрязнение) и гидрогеотермических (тепловое загрязнение) показателей;

— изучение и оценка
закономерностей динамики миграции загрязняющих веществ в зоне аэрации и в
подземных водах;

— составление прогноза
изменения процессов загрязнения и истощения подземных вод, подтопления и
затопления территорий, активизации карстово-суффозионных процессов, оседания и
просадки поверхности земли и т.д.;

— оценка воздействия
подземных вод на экологическое состояние сопредельных сред;

— оценка воздействия
техногенеза сопредельных территорий на экологическое состояние подземных вод
площадки;

— контроль и оценка
эффективности природоохранных мероприятий.

5.2.2.3 Гидрорежимная
информация, получаемая при экологическом мониторинге подземных вод, должна
обеспечивать оценку: геоэкологического состояния подземных вод; условий
взаимодействия подземных вод с окружающей средой и информационного обеспечения
экологического мониторинга других природных сред; прогнозов режима подземных
вод, в том числе и прогнозов геоэкологических процессов; состояния грунтов зоны
аэрации; баланса подземных вод в естественных и нарушенных условиях; пространственно-временных
закономерностей режима, фильтрационных и миграционных параметров подземных вод;
зон техногенных нарушений в подземных водах.

5.2.2.4 Гидрорежимная
информация представляется уровнями, дебитами, напорами, температурой,
химическим составом, физическим состоянием и качеством подземных вод, которые
могут выражаться в абсолютных или относительных (нормированных) величинах.

5.2.2.5 Отдельная
эколого-гидрогеологическая сеть не организуется, если при
инженерно-геологических изысканиях проектируется наблюдательная сеть для целей
обеспечения инженерной защиты объекта. Вместе с тем при размещении
наблюдательных пунктов дополнительно учитывается экологическая направленность
планируемых исследований.

5.2.2.6 Созданию плана
размещения наблюдательных сетей должно предшествовать
эколого-гидрогеологическое районирование, на базе которого и намечаются
наблюдательные точки мониторинга подземных вод.

5.2.2.7 В соответствии с
основными типами гидродинамических потоков подземных вод и типовыми условиями
формирования баланса подземных вод скважины для гидродинамических наблюдений
размещаются на всех основных геоморфологических элементах, междуречьях,
склонах, террасах и приречных участках. Конкретное размещение наблюдательных
скважин определяется схемой формирования потоков подземных вод по расчетным
методам, применяемым для интерпретации режимных наблюдений.

5.2.2.8 Рекомендуется
расположение скважин в виде створов для изучения одномерного в плане потока или
в виде квадратной сетки (конверта) для наблюдений двумерных потоков подземных
вод. Число скважин в створе принимают 2 — 3, в конверте — 4 — 5. Конверт
скважин располагается в центральной части потока.

Общим требованием является
расположение створов вдоль потока подземных вод нормально к рассматриваемым
участкам водотоков и водоемов. Учитывая корреляцию между земным рельефом и
пьезометрической поверхностью подземных вод, наблюдательные скважины в створе
располагают перпендикулярно горизонталям (изогипсам) рельефа, что облегчает
заложение скважин на местности.

Расстояние между
наблюдательными скважинами в створах и конвертах составляет от 50 м и более в
зависимости от типа и выдержанности гидрогеологических условий и геологического
разреза.

5.2.2.9 Размещение
наблюдательных скважин осуществляют с учетом техногенной обстановки территории.

В селитебной зоне
наблюдательные скважины располагают достаточно равномерно, учитывая плотность
застройки, густоту водонесущих коммуникаций, степень деформирования природного
ландшафта. Контрольные наблюдательные скважины закладываются в насыпных
(намывных) грунтах, в зоне каждой ранее существовавшей естественной дрены
(балка, овраг, водоток).

Для экспериментальных
наблюдений за водообменом грунтовых вод с зоной аэрации и для определения
составляющих баланса грунтовых вод целесообразна организация по одной
балансовой площадке в зонах существующей застройки, ненастроенной территории и
размещения водоемких производств.

5.2.2.10 В состав режимной
сети для гидрохимических наблюдений, изучения и контроля загрязнения подземных
вод при эколого-гидрогеологических исследованиях входят скважины
специализированной наблюдательной сети, пункты гидрохимического опробования по
эксплуатационным скважинам (дренажным, водозаборным), расположенные на
естественных и техногенных поверхностных водотоках и водоемах, сбросах
загрязненных вод, прудах-накопителях.

Размещение гидрохимической
наблюдательной сети зависит от конкретных литолого-структурных особенностей и
гидрогеологических условий, профильной фильтрационной анизотропии, зон
гидравлического переноса загрязнения, действительной скорости фильтрации и
дисперсионных эффектов рассеивания.

Следует стремиться к
совмещению пунктов гидрохимических наблюдений с пунктами гидродинамических
наблюдений.

Опробование и оценку
загрязненности подземных вод следует выполнять в соответствии с пп. 4.31 — 4.39
СП
11-102.

5.2.2.11 По целевому
назначению экологический мониторинг подземных вод предусматривает создание
четырех видов наблюдательных сетей: 1) наблюдательные сети в зоне влияния
очагов техногенеза; 2) наблюдательные сети в пределах всей стройплощадки; 3)
наблюдательные сети на сопредельных территориях для вычленения влияния внешних
факторов загрязнения; 4) фоновые наблюдательные скважины.

5.2.2.12 Постановка
наблюдений должна исходить из основных закономерностей формирования
гидродинамических и гидрохимических полей на участках техногенного нарушения
режима подземных вод. Основной объем наблюдательных скважин сосредотачивается
на выделенных при предшествующем гидродинамическом анализе лентах тока, а также
поперечниках, расположенных в крест направления основного переноса, для оценки
эффекта поперечного рассеивания.

Основной объем скважин
размещается в пределах площади, оконтуренной предполагаемой нейтральной линией
тока.

5.2.2.13 Общее число
наблюдательных скважин и расстояние между ними в створе определяется истинной
скоростью переноса загрязняющего вещества. Расстояние между наблюдательными
скважинами должно быть таким, чтобы фронт

загрязнения
проходил его не менее чем за 1,5 — 2,0 года в грунтах или за 1,0 — 1,5 года в
трещиноватых породах. Если расчетные расстояния между скважинами превышают 1/7
— 1/10 части общего пути миграции загрязнения от источника до охраняемого
объекта, плотность скважин увеличивается.

5.2.2.14 Изучение загрязнения
подземных вод по вертикали осуществляется с учетом профильной фильтрационной
неоднородности, анизотропии, а также фактора гравитационной дифференциации
загрязненных и естественных вод, вследствие чего основное загрязнение может
идти лишь в диапазоне ограниченной по мощности зоны водоносного пласта.

Для установления такой зоны
целесообразно предварительное детальное опробование фильтрующей толщи по всей
ее мощности, особенно вблизи входной границы миграционного потока.

5.2.2.15 Расположение
фильтров наблюдательных скважин по вертикали и величина интервалов опробования
устанавливается после анализа результатов геоэкологической разведки и
расчленения водоносной толщи по проницаемости.

5.2.2.16 Наблюдения за режимом
температуры подземных вод проводятся в скважинах, родниках, колодцах.

Скважина, предназначенная для
наблюдений за режимом температуры подземных вод, должна отвечать следующим
требованиям:

— конструкция ее должна
исключать взаимодействие водоносных горизонтов;

— она не должна
фонтанировать, в противном случае термометрические данные будут
представительными только для вскрытой части водоносного горизонта;

— в ней не должны проводиться
опытные работы, приводящие к нарушению естественного режима подземных вод.

5.2.2.17 Для организации
гидрогеотермической сети предварительно проводят районирование территории
стройплощадки и прилегающих территорий по условиям формирования зоны активного
водообмена (взаимосвязь подземных и поверхностных вод, взаимодействие водоносных
горизонтов), мощности зоны аэрации, ландшафтным условиям, гидродинамическим
характеристикам и условиям проводимости.

С учетом районирования
наблюдательные точки располагаются по створам от очагов теплового загрязнения в
направлении объектов. Для получения площадной характеристики загрязнения
радиальные створы скважин дополняются короткими поперечными створами.

5.2.2.18 Продолжительность
функционирования наблюдательной сети должна быть определена из конкретных
природных условий и характера и степени воздействия (возможного воздействия)
объекта на экологическое состояние подземных вод. При необходимости наблюдения
могут быть продолжены в течение всего периода эксплуатации, при этом число
наблюдательных скважин может быть уменьшено, а временные интервалы между
замерами увеличены.

5.2.3. Гидрогеоэкологическое
прогнозирование

5.2.3.1 Гидрогеоэкологическое
прогнозирование осуществляется на основе геофильтрационных и геомиграционных
моделей. Размеры моделируемой области геофильтрации и геомиграции не должны
ограничиваться строительной площадкой и должны определяться размером области
возможного влияния объекта на изменение уровней и загрязнение подземных и
поверхностных вод. В область влияния должны быть включены располагающиеся по
соседству со строительной площадкой водоохранные зоны рек, зеленые насаждения,
парки, пруды, жилые массивы, площадки отдыха и другие природные и социальные
объекты.

5.2.3.2 При выборе положения
нижней границы области влияния в гидрогеологическом разрезе необходимо
учитывать сложность геологического строения и гидрогеологических условий
территории, глубину заложения фундамента, этажность подземной части здания. В
том случае, если на территории застройки выявлены участки уменьшения мощности и
нарушения сплошности слабопроницаемых отложений регионального водоупора —
верхнеюрских глин, нижняя граница области должна проводиться по кровле
слабопроницаемых отложений — среднеюрских глин и мергелей верхнего карбона.

5.2.3.3 Границы области
возможного влияния объекта на подземные и поверхностные воды и растительность в
плане и разрезе, методика проведения прогнозных расчетов должны определяться и
уточняться на стадии разработки проектной документации специалистами или
организацией, специализирующейся на выполнении прогнозных гидрогеоэкологических
расчетов.

5.2.3.4 Для информационного
обеспечения моделей используются:

1) картографические
материалы, которые должны быть получены в результате анализа и обработки
материалов эколого-гидрогеологических исследований, и представлены в отчетных
материалах:

— аэрофотоснимок территории
масштаба 1:2500 — 1:30000;

— карта-схема территории
исследований с указанием в единой системе координат границ участка планируемой
застройки, разведочных, гидрогеологических, режимных, мониторинговых скважин,
мест расположения зданий, зеленых насаждений, прудов, ручьев, поверхностных
водотоков, долин, заключенных в подземные коллекторы рек, участков
заболачивания и подтопления территории, автотрасс, промышленных зон, свалок
бытовых отходов и других потенциальных источников загрязнения;

— карта абсолютных отметок
поверхности земли с указанием абсолютных отметок урезов воды в прудах, реках,
искусственных водоемах, абсолютных отметок выходов родников;

— литологическая карта
современных отложений с указанием их мощности;

— карта мощности
слабопроницаемых суглинков;

— карта дочетвертичных
отложений с рельефом кровли юрских и каменноугольных отложений;

— карта мощности
слабопроницаемых юрских отложений;

— гидрогеологическая карта;

— гидрогеологические разрезы;

— карты абсолютных отметок
уровней подземных вод водоносных горизонтов и глубин залегания подземных вод;

— карта защищенности
подземных вод от проникновения загрязняющих веществ с поверхности земли.

2) фондовые материалы
инженерно-геологических и геоэкологических изысканий на строительной площадке и
прилегающей территории:

— буровые колонки скважин с
указанием водопроявлений;

— гранулометрический состав
водовмещающих отложений;

— коэффициенты фильтрации
водовмещающих отложений, полученные лабораторными способами и при проведении опытно-фильтрационных
работ;

— результаты геофизических
исследований;

— данные режимных наблюдений
за уровнем подземных вод;

— химический состав подземных
и поверхностных вод;

— литологическое строение
зоны аэрации;

— коэффициенты фильтрации
грунтов зоны аэрации.

5.3. Исследование
химического загрязнения грунтов

5.3.1. Общие положения

5.3.1.1 Исследование
химического загрязнения грунтов следует выполнять для оценки их опасности для
здоровья населения как при непосредственном воздействии (например, в результате
распыления), так и при косвенном — как источника вторичного загрязнения водных
систем и растительности.

5.3.1.2 Основными задачами
исследования химического загрязнения грунтов являются:

— определение характера и
уровня загрязнения грунтов в плане и по глубине;

— выявление размеров и
морфологии зоны загрязнения;

— разработка рекомендаций по
экологически безопасным условиям использования перемещаемых грунтов для
населения.

5.3.1.3 Исследование
химического загрязнения грунтов выполняется в соответствии с требованиями СП
11-102 и настоящего раздела.

5.3.1.4 Состав контролируемых
загрязняющих веществ определяется задачами исследования грунтов, спецификой
источников загрязнения, приоритетностью загрязняющих веществ, исходя из классов
опасности и в соответствии с перечнем предельно допустимых концентраций (ПДК) и
ориентировочно допустимых концентраций (ОДК).

В обязательный перечень
контролируемых веществ входят мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, бор,
кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром, барий, ванадий, вольфрам,
стронций, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ),
бенз(а)пирен.

5.3.1.5 Контроль степени
загрязнения грунтов химическими веществами проводится с учетом: специфики и
характера предыдущего использования участка проектируемого строительства,
назначения объекта строительства, глубины заложения фундаментов, типа
проходимых грунтов (естественные, насыпные). Следует иметь в виду, что максимальная
концентрация загрязняющих веществ в грунтах обычно отмечается в верхнем
почвенном горизонте, контактирующем с приземными слоями атмосферы и
поверхностным стоком и подверженном непосредственному хозяйственному и бытовому
воздействию. Толщина этого горизонта варьирует от 0,05
до 0,5 м. Для условий г. Москвы наиболее информативным и максимально
загрязненным является поверхностный слой толщиной до 0,25 м.

5.3.2. Методика опробования
грунтов и химико-аналитических исследований

5.3.2.1 В качестве основного
метода изучения загрязненности грунтов рекомендуется метод геохимического
опробования, заключающийся в отборе проб грунтов по сети в сочетании с
опробованием на отдельных участках по профилям и с последующим
химико-аналитическим исследованием образцов.

5.3.2.2 Количество и
расположение пунктов опробования грунтов (скважин, шурфов, площадок
опробования) устанавливаются в программе изысканий в зависимости от вида и
назначения проектируемого объекта, природно-техногенных условий района и стадии
проектно-изыскательских работ.

5.3.2.3 При размещении
пунктов опробования грунтов необходимо учитывать места и характер загрязнения,
направление поверхностного стока и другие факторы.

5.3.2.4 При опробовании
грунтов целесообразно использовать скважины, пробуренные при
инженерно-геологических изысканиях. Количество скважин определяется в
зависимости от задач исследований, способа заложения, конфигурации, размеров и
протяженности проектируемого объекта строительства, специфики предполагаемого
загрязнения, ландшафтной, геоморфологической и литологической неоднородности.

По объектам, располагаемым на
экологически неблагополучных участках города, либо вблизи них (промзоны,
свалки, поля аэрации, нефтебазы и др.) опробованию подлежат все скважины. В
местах залегания техногенных насыпных грунтов обследование проводится на всю
толщину их залегания с обязательным опробованием и коренных подстилающих
грунтов.

В общем случае среднее
расстояние между опробуемыми скважинами составляет 50 — 100 м на стадии проект
и 25 — 50 м на стадии рабочей документации.

5.3.2.5 Размер площадки
опробования почвенного горизонта зависит от размера объекта: на объектах до 10
га размер площадки опробования принимается не более 5
´5 м; на объектах более 10 га — 10´10 м. Число площадок
опробования почвенного горизонта должно составлять не менее трех.

5.3.2.6 При опробовании
почвенного горизонта для получения представительных (репрезентативных)
результатов следует применять способ смешанных (объединенных) проб.

В том случае, если почвенный
горизонт залегает на насыпных грунтах, из насыпных грунтов с глубин 0,25 — 1,5
м и 1,5 — 3 м отбирается по одной объединенной пробе. Если толща насыпных
грунтов более 3 м, то с каждых последующих двух метров отбирается дополнительно
по одной пробе.

Из естественных грунтов пробы
отбираются следующим образом: при однородном разрезе до глубины 3 — 5 м — через
1 м, с глубин ниже 3 — 5 м — через 2 — 5 м, при неоднородном разрезе —
опробуются все литологические разности. В зависимости от задач исследования при
опробовании литологических разностей следует отбирать по одной объединенной
пробе из каждой разности, или индивидуально опробовать каждый слой в верхней и
нижней частях.

Объединенная проба
составляется не менее чем из 5 точечных проб, отобранных последовательно
методом конверта.

5.3.2.7 Опробование грунтов
на содержание легколетучих токсикантов и других загрязнителей (бензол, толуол,
ксилол, этилбензол, хлорированные углеводороды, нефть и нефтепродукты) следует
производить в шурфах, скважинах и других горных выработках послойно (с глубин 0
— 0,2, 0,2 — 0,5, 0,5 — 1,0, и далее не реже, чем через 1 м) на всю глубину
зараженной области.

Чтобы избежать перекрестного
загрязнения во время бурения скважин, необходимо снять с бура двухсантиметровый
слой грунта до отбора образца.

При взятии проб с
экскавационной поверхности во избежание испарения летучих компонентов отбор
образцов следует производить сразу же после ее обнажения. Пробы, взятые из
насыпи, не должны браться с глубины, превышающей 0,2 — 0,3 м от ее поверхности.

5.3.2.8 При отборе проб
должна быть исключена возможность их вторичного загрязнения. Пробы,
предназначенные для определения тяжелых металлов, отбирают инструментом, не
содержащим исследуемые элементы. Перед отбором проб поверхность керна следует
зачистить ножом из полиэтилена или полистирола, или пластмассовым шпателем.

5.3.2.9 Подготовка проб к
анализу проводится в соответствии с видом анализа. В лаборатории проба
освобождается от посторонних примесей, доводится до
воздушно-сухого состояния, тщательно перемешивается и делится на части
для
проведения анализа.

5.3.2.10 Все методы
определения загрязняющих веществ в грунтах должны отвечать требованиям ГОСТ
17.4.3.03.

5.3.2.11 В качестве методов
определения загрязнения грунтов неорганическими веществами рекомендуются:
атомно-абсорбционная спектроскопия, атомно-эмиссионные, в т.ч. с
индуктивно-связанной плазмой, рентгенофлуоресцентные, нейтронно-активационные.

5.3.2.12 В качестве методов
определения загрязнения грунтов органическими веществами рекомендуются методы
хромато-масс-спектрометрии, высокоэффективной жидкостной хроматографии,
ИК-спектрофотометрии, флюоресцентной спектрометрии.

5.3.3. Оценка химического загрязнения
грунтов

5.3.3.1 Оценка химического
загрязнения грунтов проводится по следующим показателям: суммарному показателю
загрязнения
Zc (п. 5.3.3.3) и коэффициенту
опасности загрязнения, равному отношению фактической концентрации вещества к
предельно допустимой концентрации (ПДК) или ориентировочно допустимой
концентрации (ОДК).

5.3.3.2 При оценке степени
химического загрязнения грунтов необходимо учитывать степень опасности
загрязняющих веществ, которые подразделяются на три класса:

— 1 класс — вещества высоко
опасные (мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бенз(а)пирен);

— 2 класс — вещества умеренно
опасные (бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром);

— 3 класс — вещества мало
опасные (барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон).

5.3.3.3
Суммарный показатель загрязнения (
Zc), характеризующий степень
опасного воздействия на здоровье населения, определяется выражением:

,

где n — число суммируемых элементов;

 — коэффициент концентрации загрязняющего
компонента, равный отношению реального содержания в грунте контролируемого
вещества к фоновому, причем загрязнение учитывается при
 > 1,5.

5.3.3.4 Для г. Москвы при
определении уровня загрязнения грунтов неорганическими соединениями
рекомендуется в качестве фоновых значений

исследуемых
веществ принимать значения, представленные в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Рекомендуемые фоновые
значения исследуемых химических веществ (мг/кг)

Мn

Аs

Сu

Zn

Cd

Сr

Рb

Ni

Hg

Со

1260

6,6

27

52

0,3

46

26

20

0,1

7,2

5.3.3.5 Оценка степени
химической опасности загрязнения грунтов (почв) производится в соответствии с СП
11-102 и СанПиН
2.1.7.1287.

5.3.4. Содержание отчета о
результатах исследований

5.3.4.1 Отчет о результатах
исследования химического загрязнения грунтов на территории строительства
представляется в виде главы в заключении об инженерно-экологических условиях
или отдельной пояснительной записки.

При представлении в виде
пояснительной записки отчет должен содержать следующие сведения:

1) данные о проектируемом
здании или сооружении (адрес, назначение и т.д.);

2) краткую характеристику
исследуемого участка (вид использования на момент изысканий, площадь, характер
рельефа и т.д.);

3) краткую характеристику
инженерно-геологических и гидрогеологических условий участка;

4) информацию о содержании
проводившихся работ, применявшихся методах и методиках исследования, приборах и
оборудовании;

5) результаты исследований и
заключение об экологических условиях участка строительства.

При представлении материалов
в виде главы в заключении об инженерно-экологических условиях отчет должен
содержать п. 4 и п. 5.

5.3.4.2 Графические материалы
представляются в виде:

— карт распространения
отдельных показателей загрязнения в инженерно-геологических элементах;

— карт суммарного показателя
загрязнения (
Zc) в
инженерно-геологических элементах;

— графиков изменения
содержания отдельных компонентов и суммарного показателя загрязнения с
глубиной.

5.3.4.3 Карты распространения
отдельных показателей загрязнения отражают особенности распределения отдельных
компонентов загрязнения в инженерно-геологических элементах на контролируемой
территории, причем сеть опробования позволяет показать распределение величин
показателей с помощью изолиний. Показатели загрязнения должны быть представлены
в абсолютных величинах (концентрациях), в виде коэффициентов концентраций
(отношений фактических концентраций к фоновым) и коэффициентов превышений ПДК
или ОДК.

5.3.4.4 Карты суммарного
показателя загрязнения отражают уровень суммарной загрязненности грунтов
микроэлементами и позволяют провести районирование контролируемой территории по
категориям опасности.

5.4. Радиационно-экологические
исследования

5.4.1. Общие положения

5.4.1.1
Радиационно-экологические исследования для строительства выполняются в целях
оценки и ограничения вредного воздействия ионизирующего излучения на здоровье
населения. При проведении оценки радиационной обстановки на участках городской
застройки необходимо руководствоваться СП 11-102, а
также санитарными правилами и нормами СН 2.6.1.758-99 (НРБ-99) и СП 2.6.1.779-99 (ОСПОРБ-99),
регламентирующими допустимые уровни мощности эквивалентной дозы гамма-излучения
и плотности потока радона.

5.4.1.2 Основными источниками
радиационного воздействия на население являются: естественный радиационный фон,
обусловленный излучением естественных радионуклидов (радия-226 (226
Ra), тория-232 (232Th) и их дочерними продуктами
распада и калия-40 (40К)), содержащихся в почвах и грунтах, и
космическим излучением; радиоактивные загрязнения, связанные с хозяйственной
деятельностью
человека; радон, выделяющийся
из грунтов основания и скапливающийся в жилых и производственных помещениях.

5.4.1.3 Нормальный
естественный уровень мощности эквивалентной дозы гамма-излучения на территории
г. Москвы на высоте 0,1 м от поверхности почвы колеблется в пределах от 0,10 до
0,20 мкЗв/ч (микроЗиверт в час) или 10 — 20 мкР/ч. Фоновые концентрации
естественных радионуклидов в различных типах грунтов приведены в таблице 5.2.

5.4.1.4
Радиационно-экологические исследования включают:

— дозиметрический контроль
участка: оценку фоновых значений мощности эквивалентной дозы (Н) гамма
излучения (МЭД ГИ) территории строительства; выявление участков радиоактивного
загрязнения, их масштабов, вещественного (грунт, промышленные и медицинские
источники ионизирующих излучений и т.п.) и радионуклидного состава загрязнения,
оценку возможной миграции загрязняющих радионуклидов в массиве грунтов и в
водоносные горизонты;

— измерение концентраций
(удельной активности) радионуклидов в почвах и грунтах;

— оценку потенциальной
радоноопасности территорий строительства.

Территории, расположенные
вблизи объектов, являющихся потенциальными

источниками
радиоактивных выбросов и сбросов, места, где ранее были выявлены участки
радиоактивного загрязнения, несанкционированные свалки бытовых и промышленных
отходов, а также техногенные отложения мощностью более 5 м, считаются
территориями повышенной вероятности обнаружения радиоактивного загрязнения и
подлежат наиболее детальному исследованию. На таких участках работы следует
согласовывать с территориальными органами Госсанэпиднадзора.

5.4.1.5 Участки, на которых
мощность эквивалентной дозы на высоте 0,1 м от поверхности почвы превышает
значение 0,3 мкЗв/ч, считаются участками радиоактивного загрязнения (УРЗ).

На территории г. Москвы
основными источниками радиоактивного загрязнения служат несанкционированные
свалки радиоактивных материалов (твердотельных источников, растворов,
загрязненных грунтов), расположенные, как правило, в засыпанных понижениях в
рельефе. Радионуклидный состав таких загрязнений может быть самым различным.
Наиболее распространены грунты, содержащие 226
Ra
или 137
Cs, реже 232Th,
также реже встречаются промышленные приборы и медицинские препараты (ампулы) с
радием или цезием.

Таблица 5.2

Содержание радионуклидов
естественного происхождения в грунтах, слагающих территорию г. Москвы

Литологический тип и возраст грунтов

Удельная
активность радионуклидов, Бк/кг

226Ra

232Th

40К

Среднее
значение

Стандарт.
отклонение

Миним.
значение

Максим.
значение

Среднее
значение

Стандарт.
отклонение

Миним.
значение

Максим.
значение

Среднее
значение

Стандарт.
отклонение

Миним.
значение

Максим.
значение

Глины

Q, К, J

20,3

4,7

11,6

42,6

29,9

6,1

13,2

49,2

438,3

107,1

296,1

836,8

Суглинки

15,6

3,2

10,0

26,5

23,7

5,5

11,0

37,4

378,4

75,2

243,6

550,2

Пески
круп., сред. и мелк.

7,0

2,3

3,0

14,4

10,5

3,0

6,1

16,2

246,7

45,6

178,9

343,5

Пески
пылев.

11,7

5,2

5,5

24,3

8,9

4,0

4,8

19,4

229,1

50,7

137,6

336,8

Известняки

С2-3

22,5

9,9

9,1

37,0

3,4

0,5

0,8

5,0

34,1

13,6

19,2

48,1

Глины
мергелистые

12,7

5,4

5,2

21,0

19,4

7,3

10,2

35,3

629,5

262,1

344,2

1125,0

Примечание. Среднее значение и диапазон изменения удельной активности 226Ra приведены без учета аномальных активностей в юрских глинах.

Масштабы загрязнений могут
быть от точечных источников до крупных свалок площадью в десятки гектаров
(напр. Братеевская свалка). В почвах местами присутствует техногенный цезий-137
(137
Cs) атмосферных выпадений в
количестве 20 — 30 Бк/кг (Беккерель на килограмм), однако МЭД гамма-излучения
на таких участках не превышает фоновых значений. Информацию о выявлении
участков радиоактивного загрязнения необходимо оперативно передавать в органы
Госсанэпиднадзора, МосНПО «Радон», МЧС, городскую и местную администрацию в
установленном порядке.

5.4.1.6 Потенциально
радоноопасной считается территория, в пределах которой среднегодовые значения
эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) радона в воздухе
проектируемого здания могут превышать 100 Бк/м3.

Радоноопасность территорий
определяется плотностью потока радона (222
Rn)
из грунтов основания проектируемых сооружений, измеряемой на поверхности
земли, и концентрациями 226
Ra в грунтах, слагающих участок
строительства до глубины 10 м ниже отметки заложения подошвы фундамента.
Участок относится к радонобезопасным, если одновременно выполняются следующие
условия:

— концентрация 226Ra в
грунтах, залегающих до глубины 10 м ниже отметки заложения подошвы фундамента,
не превышает 25 Бк/кг.

— среднее предельное значение
плотности потока радона (ППР) с поверхности земли не превышает 80 мБк/(м2с).

При невыполнении хотя бы
одного из условий, участок следует считать потенциально радоноопасным
(существует определенная вероятность повышенных потоков радона из грунта в
подвальные помещения будущего здания). В таких случаях необходимо проведение
дополнительных измерений ППР на отметках заложения подошвы фундамента
проектируемого сооружения для разработки проекта радонозащитных мероприятий.
Прямим признаком радоноопасности территории являются также повышенные значения
ЭРОА радона (более 100 Бк/м3) в воздухе помещений существующих
зданий, находящихся в непосредственной близости от участка строительства.
Поэтому при проведении изысканий рекомендуется измерять ЭРОА радона в
близлежащих зданиях.

На территории г. Москвы
повышенные значения ППР с поверхности земли приурочены, как правило, к районам
распространения покровных глин с относительно высокими концентрациями 226
Ra.
Удельная активность 226
Ra также может превышать 25
Бк/кг в юрских глинах оксфордского и верхневолжского ярусов, в песчаных
отложениях нижнего мела, где аккумуляции урана и радия связаны с фосфоритовыми
конкрециями, а так же в гравийно-галечниковых горизонтах аллювиальных и
флювигляциальных отложений. Поэтому при проведении опробования этим грунтам
следует уделять особое внимание.

5.4.1.7
Радиационно-экологические исследования проводятся на предпроектной стадии
изысканий, а также на стадии разработки проекта и рабочей документации. Предпроектные
исследования проводятся для разработки прединвестиционной, градостроительной и
обосновывающей инвестиции документации и должны включать в себя дозиметрический
контроль участка и определение удельной активности радионуклидов в грунтах по
разреженной сети, а также предварительную оценку потенциальной радоноопасности,
основанную на результатах измерения удельной активности радия в грунтах.
Границы участка, подлежащего обследованию, определяются техническим заданием.

Исследования для составления
проекта и рабочей документации включают в себя дозиметрический контроль
участков по сгущенной сети, а также определение данных для установления
необходимости противорадоновой защиты здания и ее проектирования: значения
плотности потока радона из грунтов, концентрации радионуклидов в грунтах,
положение уровня грунтовых вод и его колебания. Границы участка обследования
должны отстоять от контура габарита проектируемого сооружения не менее чем на
20 м, за исключением случаев, специально отворенных техническим заданием.

5.4.1.8
Радиационно-экологические исследования включают следующие виды работ:

— предполевую подготовку и
рекогносцировку участка, включающую подготовку планов участка, выяснение
доступности участка для проведения работ, изучение архивных и фондовых данных
по радиационно-экологической обстановке на участке, разработку плана проведения
полевых работ и уточнение полученных данных непосредственно на месте проведения
изысканий;

— полевые исследования,
которые должны включать в себя дозиметрический контроль участка, отбор образцов
грунта для определения удельной активности радионуклидов в грунтах, установку и
экспонирование накопительных камер с активированным углем для определения ППР;

— лабораторно-камеральные
работы, включающие измерения удельной активности радионуклидов в грунтах,
измерение активности радона в активированном

угле
(определение ППР), обработку результатов дозиметрического контроля участка,
оформление протоколов измерений;

— подготовку и оформление
отчета о радиационно-экологических условиях на участке строительства.

Результаты
радиационно-экологических исследований представляются в территориальные органы
Госсанэпиднадзора для составления заключения о радиационной обстановке на
территории строительства.

5.4.2. Предполевая подготовка и
рекогносцировка участка

5.4.2.1 Предполевая подготовка проводится с целью
выяснения доступности участка для проведения исследований, выделения территорий
с повышенной вероятностью обнаружения радиоактивного загрязнения и разработки
плана приведения полевых работ. На основе сбора и анализа имеющихся архивных
материалов необходимо установить:

— тип использования
территории в городском хозяйстве: жилая застройка, историческая застройка,
промзоны, территории ныне действующих или ликвидированных промышленных
предприятий, заброшенные территории (пустыри, разрушенные сооружения), парки,
бывшие сельскохозяйственные угодья;

— наличие и положение в плане
мест, труднодоступных для проведения исследований: асфальтовых, бетонных и др.
искусственных покрытий, существующих строений различного назначения, навалов
грунта и строительного мусора, огороженных территорий и территорий с
ограниченным доступом, заболоченных или залитых водой территорий;

— поверхностные условия
участка: типы ландшафтов, наличие почвенного слоя, несанкционированных свалок
бытового, строительного или другого мусора, отходов промышленных предприятий;

— наличие и положение в плане
территорий с повышенной вероятностью обнаружения радиоактивного загрязнения:
объектов, являющихся потенциальными источниками радиоактивных выбросов и
сбросов, ранее выявленных участков радиоактивного загрязнения, насыпных грунтов
значительной мощности (более 5 м);

— количество
инженерно-геологических элементов до глубины 10 м ниже отметки заложения
подошвы фундамента.

5.4.2.2 Проведение исследований
на участках, полностью покрытых асфальтом или иными искусственными покрытиями,
снежным покровом толщиной более 1 м,
навалами грунта или
строительного мусора высотой более 0,5 м, занятых существующими строениями, не
допускается. В случае неподготовленности участка для проведения работ
составляется и передается заказчику план инженерной подготовки участка для
проведения обследования (удаление снежного покрова, зарослей кустарников,
искусственных покрытий и т.п.). Если участок частично недоступен для проведения
изысканий, выполняется предварительная оценка радиационной обстановки на
доступной части участка. Остальные работы выполняются после инженерной
подготовка территории, о чем указывается в техническом отчете.

5.4.2.3 На плане участка
отмечают места, недоступные для проведения исследований, участки повышенной
вероятности обнаружения радиоактивного загрязнения, наносят сеть контрольных
точек измерения МЭД гамма-излучения и ППР, предполагаемые места отбора проб,
контур габарита проектируемого сооружения, границы обследуемого участка. Исходя
из полученных данных устанавливаются порядок, сроки и объемы проведения полевых
работ.

5.4.2.4 Рекогносцировка
участка проводится с целью уточнения непосредственно на месте проведения
изысканий данных предполевой подготовки. В ходе рекогносцировки выясняются на
местности поверхностные условия, расположение в плане ранее обнаруженных УРЗ,
свалок, уточняется доступность участка для проведения работ. Проводится
разбивка сети контрольных точек измерения МЭД ГИ и ППР с учетом местных
условий, уточняются места отбора проб.

5.4.3. Полевые исследования

5.4.3.1 Дозиметрический
контроль выполняется с целью оценки фоновых значений мощности эквивалентной
дозы гамма-излучения и выявления участков радиоактивного загрязнения. Дозиметрический
контроль включает в себя радиометрическое обследование участка и измерение МЭД
ГИ в контрольных точках. Радиометрическое обследование участка проводится с
целью выявления неоднородностей гамма-фона участка и поиска радиоактивного
загрязнения.

При проведении предпроектных
изысканий маршруты радиометрического обследования выбираются в зависимости от
местных условий. Расстояние между соседними маршрутами не должно превышать 20
м.

На стадии составления
проектной документации необходимо стремится к проведению сплошного
радиометрического обследования участка строительства, если это позволяют
местные условия. В труднодоступных и непроходимых местах
допускается разрежение густоты маршрутных линий до 10 метров. Выявленные
в ходе радиометрического обследования участки с повышенным, относительно фона,
уровнем гамма-излучения наносятся на план и обозначаются на местности флажками,
колышками или иным способом.

На участках, где мощность
эквивалентной дозы превышает 0,3 мкЗв/ч (участки радиоактивного загрязнения),
назначаются дополнительные точки измерения МЭД гамма-излучения с целью
оконтуривания площадей с уровнями МЭД ГИ 0,3 < Н
£ 1,0 мкЗв/ч; 1,0 < Н £ 3,0 мкЗв/ч; H > 3,0 мкЗв/ч и измерения
максимальных значений МЭД. В пределах каждой из выделенных зон необходимо
проводить отбор грунта (не менее 3-х проб) для исследования радионуклидного
состава и удельной активности радионуклидов в грунте.

5.4.3.2
Измерения МЭД гамма-излучения проводятся с целью получения количественной
характеристики радиационной обстановки участка застройки и выполняются на
высоте 0,1 м от поверхности земли. Точки измерения МЭД располагаются в узлах
сети размером не более 50
´100 м и 10´15 м на стадиях разработки предпроектной и проектной (рабочей)
документации соответственно. В каждой точке осуществляется 3 измерения. В
точках со значениями МЭД, близкими к 0,3 мкЗв/ч, необходимо проводить 5 — 7
измерений для повышения точности определения характеристик.

5.4.3.3 Отбор проб для
определения удельной активности радионуклидов в образцах грунта проводится для
выяснения характера распределения радионуклидов в геологическом разрезе, а
также для выявления радионуклидного состава и содержания радионуклидов в
радиоактивных загрязнениях.

Пробы отбираются как из
инженерно-геологических скважин, пройденных при проведении
инженерно-геологических изысканий, так и с поверхности земли при проведении
гамма-съемки. Объем пробы должен составлять не менее 2 кг. Пробы упаковываются
в полиэтиленовые пакеты и снабжаются сопроводительным бланком, в котором
указываются: лаборатория, в которую направляется проба; вид анализа; адрес
участка; номер скважины (точки отбора) и глубина отбора; описание образца;
мощность эквивалентной дозы гамма-излучения в точке отбора (для проб,
отобранных с поверхности земли); дата отбора; фамилия отбиравшего пробу.

Отбор проб из скважин
производится инженером-геологом, проводящим описание скважины. Интервал
опробования в насыпных грунтах должен быть не менее 1 м. При отпоре и описании
проб техногенных грунтов со свалок следует обращать
внимание на включения различного рода мусора, обломки приборов с
использованием светомассы постоянного действия, медицинские препараты (ампулы).
Отбор проб из природных грунтов необходимо проводить из расчета 1 проба на
каждый литологический тип грунта. Пробы необходимо отбирать до глубины не менее
10 м ниже проектируемой отметки заложения подошвы фундамента.

Отбор проб с поверхности
земли проводится оператором, выполняющим дозиметрический контроль. При отборе
проб необходимо стремиться к тому, чтобы были опробованы различные типы почв и
грунтов, слагающих участок с поверхности. В обязательном порядке проводится
опробование грунтов на свалках. Также отбираются пробы грунта в местах с
повышенным, относительно фона, уровнем гамма-излучения и в точках с
максимальными значениями МЭД ГИ. В местах отбора проб необходимо измерять
мощность дозы гамма-излучения на высоте 0,1 м от поверхности земли.

На предпроектной стадии
необходимо отбирать минимум 8 — 10 проб на 1 га территории. На стадии
составления проектной и рабочей документации для каждого проектируемого здания
или сооружения необходимо отбирать не менее 6 проб грунта. Общее количество
проб определяется сложностью геологического разреза, степенью однородности поля
МЭД гамма-излучения, площадью участка измерений, типом и конструкцией
проектируемого здания или сооружения.

5.4.3.4 При отборе проб на
участках радиоактивного загрязнения следует соблюдать правила техники
безопасности обращения с радиоактивными материалами. Отбор проб следует
проводить в резиновых перчатках. Пробы следует тщательно упаковывать в
несколько полиэтиленовых пакетов. Сопроводительный бланк помещается в последний
пакет так, чтобы он не соприкасался с образцом и его можно было бы легко
прочитать, не распаковывая пробу.

При отборе пробы необходимо
измерять и заносить в журнал мощность эквивалентной дозы гамма-излучения в
точке отбора пробы на высоте 0,1 и 1 м от поверхности грунта и непосредственно
от пробы. Место отбора пробы необходимо отмечать на рабочем плане. Количество
проб, отбираемых на участках радиоактивного загрязнения, определяется п. 5.4.3.2
настоящей инструкции.

5.4.3.5 Измерения ППР
проводятся в контрольных точках, которые располагаются на поверхности земли или
на поверхности грунтового основания здания — на участках, где уже ведутся
работы нулевого цикла. Шаг сети контрольных точек составляет 10
´5 м. Точки располагаются в пределах контура габарита проектируемого здания. В любом случае для получения достоверных результатов на одном
участке измерений должно быть не менее 10 точек измерения.

Расположение контрольных
точек должно быть по возможности равномерным. Предпочтение отдается участкам с
менее плотным и наименее влажным грунтом, где наиболее вероятны высокие
значения ППР. Не допускается проведение измерений на поверхности льда и на
площадках, залитых водой. Каждая точка измерений должна располагаться в
пределах специально подготовленной горизонтальной площадки размером не менее
0,5
´0,5 м, в лунке диаметром не
менее 15 см и глубиной 8 — 10 см.

В зимнее время, при удалении
снежного покрова и подготовке площадок в мерзлом грунте, выкопанные лунки
необходимо выдерживать перед установкой камер в течение 0,5 — 2 ч для
установления диффузионного равновесия в системе грунт — атмосфера.

5.4.3.6 При измерении ППР
методом сорбции радона на активированном угле в контрольных точках
устанавливаются накопительные камеры с активированным углем. Время
экспонирования камер составляет 4 ч. Затем камеры собирают и доставляют в
лабораторию. Время установки и снятия накопительных камер, а также сведения,
значимые для интерпретации результатов измерений (температура и относительная
влажность воздуха, наличие и характер атмосферных осадков, атмосферное
давление, характер поверхности участка), заносятся в полевой журнал.

5.4.4 Лабораторно-камеральные
работы

5.4.4.1 Измерение удельной
активности радионуклидов в лаборатории проводится гамма-спектрометрическим
методом. В пробах грунта необходимо определять удельную активность естественных
радионуклидов 226
Ra, 232Th,
40К

и техногенного радионуклида 137
Cs.

5.4.4.2 В ходе подготовки
проб к анализам грунт помещается в стандартные измерительные контейнеры без
предварительного высушивания и гомогенезации.

При хранении и подготовке
проб, содержащих радиоактивное загрязнение, необходимо соблюдать правила
техники безопасности. Работы необходимо проводить в специально отведенном
помещении, оборудованном вытяжкой. Необходимо работать в резиновых перчатках и
специальной одежде. Следует особо уделять внимание исключению возможного загрязнения
радионуклидами инструментов, внешних поверхностей измерительных контейнеров,
детекторов и другого оборудования
лаборатории. Объем и
геометрия измерительного контейнера, а также регламент измерений определяется
типом используемой аппаратуры и активностью пробы.

5.4.4.3 Результаты измерений
удельной активности радионуклидов в грунтах оформляются в виде протокола. В
протоколе указываются данные об организации, проводившей обследование, номер
лицензии и аттестата аккредитации; адрес участка исследований; номер заказа;
дата проведения исследований; сведения о приборах: тип, номер, дата поверки;
сведения об образцах грунта: номер скважины, глубина отбора, краткое описание
грунта; значения удельной активности радионуклидов и погрешности измерений;
фамилии инженера, проводившего измерения, и руководителя лаборатории.

5.4.4.4 Определение плотности
потока радона в лаборатории (измерение активности радона в активированном угле)
проводится гамма-спектрометрическим или бета-радиометрическим методом.

Измерения ППР следует
проводить не ранее чем через 3 ч и не позднее чем через 12 ч после снятия
накопительных камер с поверхности грунта. Регламент измерений определяется
типом используемой аппаратуры.

Обработка результатов
измерений производится в соответствии с ГОСТ
20522 и заключается в расчете:

— среднего арифметического
значения ППР для обследованного участка (ППРср);

— коэффициента вариации
значений ППР (
v);

— относительного среднего
квадратического отклонения ППР (
d).

По результатам измерений
вычисляется значение ППРср(1 + 2
d), по которому принимается
решение о радоноопасности участка.

5.4.4.5
Результаты измерения плотности потока радона оформляются в виде протокола. В
протоколе указываются значения плотности потока радона в контрольных точках и
погрешностей измерения, значение ППРср(1 + 2
d), а также данные об организации, проводившей обследование, номер
лицензии и аттестата аккредитации; адрес участка исследований; номер заказа;
дата проведения исследований; сведения о приборах: тип, номер, дата поверки;
сведения об условиях на участке: температуре и относительной влажности воздуха,
наличии и характере атмосферных осадков, атмосферном давлении, характере
поверхности участка.

5.4.4.6 Обработка результатов
дозиметрического контроля заключается в расчете следующих показателей:

— среднего арифметического
значения МЭД в контрольных точках;

— случайных погрешностей для р
= 0,95;

— предельных значений МЭД в
контрольных точках.

Расчеты проводится в
соответствии с ГОСТ
20522. Результаты дозиметрического обследования участка оформляются в виде
протокола. В протоколе указываются среднее арифметическое, максимальное и
предельное значение МЭД гамма-излучения, а также данные об организации,
проводившей обследование, и другие данные, перечисленные в п. 5.4.4.5.
К протоколу прилагается таблица предельных значений МЭД ГИ в контрольных
точках.

5.4.5. Содержание отчета о
радиационно-экологических условиях на территории строительства

5.4.5.1 Отчет о
радиационно-экологических условиях на территории строительства должен содержать
следующие сведения:

— данные о проектируемом
сооружении (адрес, назначение, вид и конструктивные особенности фундамента);

— краткую характеристику
исследуемого участка (вид использования на момент изысканий, площадь, характер
рельефа, наличие искусственных покровов);

— краткую характеристику
геологических и гидрогеологических условий участка;

— информацию о содержании
проводившихся работ, применявшихся методиках и оборудовании;

— результаты исследований и
заключение о радиационно-экологических условиях участка строительства;

— план участка с привязкой
контрольных точек измерения МЭД ГИ, ППР, мест отбора проб и
инженерно-геологических скважин.

5.5. Газогеохимические
исследования

5.5.1 Газогеохимические
исследования на территории города проводятся в связи с возможностью залегания
на участке, отведенном под строительство, грунтов, способных генерировать
биогаз. К таким грунтам относятся насыпные грунты с примесями строительного
мусора и бытовых отходов, заторфованные грунты, иловый осадок сточных вод.
Главными компонентами биогаза являются метан СН4 (до 40 — 60 %
объема) и двуокись углерода СО2; в качестве примесей
присутствуют: тяжелые углеводородные газы, окислы азота, аммиак, угарный газ,
сероводород, молекулярный водород и другие горючие и токсичные компоненты.

Биогаз сорбируется вмещающими
грунтами, растворяется в грунтовых водах и диссипирует в приземную атмосферу.

5.5.2 Потенциально опасными в
газогеохимическом отношении считаются грунты с содержанием СН4 >
0,1 % об. (по объему) и
CO2 > 0,5 % об.; в опасных
грунтах содержание СН4 > 1,0 % об. и
CO2 до 10 % об.;
пожаровзрывоопасные грунты содержат СН4 > 5,0 % об., при этом
содержание
CO2 > 10 % об.

5.5.3 В состав
газогеохимических исследований входят:

— различные виды
поверхностных газовых съемок (шпуровая, эмиссионная), сопровождающиеся отбором
проб грунтового воздуха и приземной атмосферы;

— скважинные
газогеохимические исследования (с послойным отбором проб грунтового воздуха,
грунтов, подземных вод);

— лабораторные исследования
компонентного состава грунтового воздуха, газовой фазы грунтов, растворенных
газов и биогаза, диссипирующего в приземную атмосферу.

5.5.4 На предпроектной стадии
проводятся рекогносцировочные газогеохимические исследования с целью выявления
источников газогеохимического загрязнения в грунтовой толще данной территории.

5.5.5 Задачей
газогеохимических исследований на предпроектных стадиях являются поиск и
оконтуривание в плане на территории проектируемой застройки тел свалок,
сложенных газогенерирующими грунтами. Для этого проводятся:

— ретроспективный анализ
топографических карт разных лет (для анализа изменений рельефа);

— изучение архивной
инженерно-геологической документации, подтверждающей или опровергающей
существование насыпных грунтов на данной территории;

— шпуровая съемка грунтового
воздуха по профилям и сети (шпуры глубиной 0,8 — 1,0 м располагаются по сетке
50
´50 м, либо по профилям при
расстоянии между профилями 50 м, с шагом по профилю — 20 м);

— газовая съемка приземной
атмосферы с эмиссионной съемкой (измерением интенсивности потоков биогаза к
дневной поверхности из грунта, в л/с
×см2).

Масштабы съемок на
предпроектных стадиях 1:10000 — 1:5000.

5.5.6 В результате проведения
съемки выделяются приповерхностные биогазовые аномалии (на глубине 0,8 — 1,0
м), связанные с присутствием в грунтовой толще на больших глубинах источников
биогаза. Газогеохимические аномалии, генетически и пространственно связанные с
газогенерирующими грунтами, выделяются при содержании в насыпных грунтах СН4
> 0,01 % и
CO2 > 0,2 — 0,3 % об.

5.5.7 На проектных стадиях
газогеохимические исследования выполняются на участках распространения
газогенерирующих насыпных грунтов и должны быть направлены на уточнение границ
и изучение структуры газогеохимических аномалий и установление вертикальной
газогеохимической зональности грунтовой толщи.

С этой целью проводятся:

— поверхностные исследования
— шпуровая съемка грунтового воздуха и эмиссионная съемка (измерение потоков
биогаза на дневную поверхность) в масштабах 1:2000 — 1:500;

— скважинные газометрические
наблюдения, включающие опробование на разных глубинах грунтовой толщи и
измерения потоков биогаза в скважины.

5.5.8 В результате проведения
поверхностных съемок детализируется характер структуры поля по отдельным
компонентам биогаза, зависящий от газогеохимических условий залегания тел
(линз) газогенерирующих грунтов и их газогенерационной способности.

5.5.9 Скважинные
газогеохимические исследования включают послойный отбор проб (в зависимости от
изменений литологического состава насыпных грунтов, состава примесей и
обводненности):

— грунтового воздуха из
ствола скважины;

— грунтов — для определения
степени их газонасыщенности и газогенерационной способности, содержания С
opt;

— грунтов — на
микробиологический анализ для определения активности метаногенерирующей и
метаноокисляющей микрофлоры;

— подземных вод — на
содержание растворенного биогаза.

5.5.10 В лабораторных
условиях проводится изучение компонентного состава:

— свободного грунтового
воздуха;

— газовой фазы грунтов;

— растворенных газов;

— биогаза, диссипирующего в
приземную атмосферу.

5.5.11 Результаты
газогеохимических исследований представляются в виде заключения о
газогеохимическом состоянии территории проектируемого строительства с
приведением таблиц, карт-схем и газогеохимических разрезов. В отчетных
материалах также приводятся:

— карты-схемы структуры полей
концентраций основных компонентов биогаза — метана, двуокиси углерода и
кислорода в грунтовом воздухе;

— графики изменения
компонентного состава грунтового воздуха по глубине грунтовой толщи — как
иллюстрация вертикальной газогеохимической зональности грунтовой толщи.

5.5.12 На основе анализа
полученных результатов проводится районирование территории проектируемого
строительства по степени газогеохимической опасности залегающих грунтов для
принятия решения о мероприятиях по обеспечению безопасных условий строительства
и строящихся зданий: удаление экологически опасных грунтов с заменой их на
газогеохимические инертные; обустройство зданий и инженерных сооружений
газодренажными системами и газонепроницаемыми экранами; использование специальных
газозащитных строительных конструкций, включая полиэтиленовые покрытия полов
(при частичном удалении опасных грунтов).

5.6. Исследование
тепловых полей в грунтах в местах прохождения теплотрасс

5.6.1. Общие положения

5.6.1.1 К опасным геологическим
процессам на территории Москвы относится образование различных техногенных
полей, в том числе тепловых, воздействие которых вызывает изменения состава,
состояния, структуры и свойств грунтов.

Основными источниками
тепловых воздействий на грунты являются подземные тепловые коммуникации
(теплотрассы).

Влияние теплотрасс выражается
не только в прогреве грунтов посредством теплопереноса, но и в утечках горячей
воды, что приводит к формированию техногенных полей влажности вокруг них и
подтоплению грунтов.

5.6.1.2 Важнейшие параметрами
для определения тепловых воздействий на грунты являются тепловой режим
теплотрасс и их характеристики. Тепловой поток, выделяемый теплотрассой,
зависит от диаметра и количества труб, разницы между
температурой воды в трубах и грунтах, теплоизоляции и ее качества,
времени года, способа прокладки теплотрассы.

5.6.1.3 Нормативные тепловые
потери выражаются в килокалориях на погонный метр тепловой сети в час. Удельные
теплопотери (ккал/(м2ч)) определяются как отношение нормативных потерь
к диаметру трубы или периметру канала теплотрассы.

Определение нормативных
эксплуатационных часовых тепловых потерь производится на основании данных о
конструктивных характеристиках всех участков тепловой сети (типе прокладки,
виде тепловой изоляции, диаметре и длине трубопроводов и т.п.) при
среднегодовых условиях работы тепловой сети исходя из норм тепловых потерь.

5.6.1.4 Теплотрассы с
удельными теплопотерями меньше 10 ккал/(м2ч) практически не влияют
на окружающие грунты и могут не рассматриваться как источник техногенной
нагрузки. Основным источником теплового воздействия на грунты являются
магистральные теплотрассы (диаметр труб 500 — 1000 мм и более).

Реальные тепловые потери
могут значительно превосходить нормативные, что обуславливается, главным
образом, качеством теплоизоляции и сроком службы теплотрассы.

5.6.1.5 Температурный режим
грунтов определяется непосредственными измерениями температуры грунтов или
моделированием.

Измерения температуры грунтов
проводятся при бурении скважин с помощью электронного термометра с точностью
измерения ±0,1 — 0,2 °С. В поднятый из скважины керн погружается датчик
температуры. Время от отрыва керна с забоя скважины до окончания замера
температуры не должно превышать 1 — 2 минуты.

5.6.1.6 При моделировании
используются параметры теплотрасс, проходящих через площадку изысканий, с
учетом глубины их заложения, количества и диаметра труб, тепловых
характеристик, теплофизические характеристики грунтов, начальные условия —
температура грунтов, а также параметры расчетной области и данные о граничных
условиях.

Расчеты теплового воздействия
выполняются для периода в 10 — 20 лет до достижения установившихся
температурных режимов.

5.6.2. Особенности
инженерно-геологических изысканий в местах прохождения теплотрасс

5.6.2.1 Удельные тепловые
потери от теплотрасс определяются исходя из количества и диаметра труб в канале
теплосети, нормативных тепловых потерь труб данного диаметра и размеров канала
теплосети. Количество труб и размеры канала указаны на топографических планах с
подземными коммуникациями масштаба 1:500.

При бурении скважин в
пределах областей теплового воздействия теплотрасс производятся замеры
температуры грунтов по разрезу и сопоставление измеренных температур с
расчетными при соответствующих теплопотерях.

5.6.2.2 При значительном
расхождении измеренных и расчетных температур грунтов, в сложных
инженерно-геологических в гидрогеологических условиях размеры области теплового
воздействия теплотрассы необходимо устанавливать моделированием и натурными
замерами температур грунтов. При невозможности установления фактических
тепловых потерь от теплотрассы их значения устанавливаются подбором при
моделировании тепловых полей и сопоставления их с замеренными температурами
грунтов.

5.6.2.3 Влияние техногенных
тепловых воздействий на свойства грунтов рекомендуется изучать с помощью
сопоставления результатов моделирования температурных показателей и
определенных при изысканиях прочностных и деформационных характеристик свойств
грунтов.

5.6.2.4 Для оценки влияния
теплотрасс на физико-механические свойства глинистых грунтов, оконтуривания
зоны существенного влияния теплотрассы на свойства грунтов рекомендуется
использовать статическое зондирование.

Точки статического
зондирования должны располагаться перпендикулярно оси теплотрассы на различном
удалении таким образом, чтобы зондирование было проведено в пределах зоны
влияния теплотрассы и за ее пределами.

Статическое зондирование
позволяет выделять области замачивания или высушивания грунтов по изменениям
лобового сопротивления грунтов и области снижения прочностных показателей по
изменениям лобового и удельного бокового сопротивления грунтов. Показатели
удельного бокового сопротивления грунтов при зондировании являются более
чувствительными (по сравнению с показателями лобового сопротивления) к
изменениям свойств грунтов при тепловых воздействиях.

5.6.2.5 В лабораторных
условиях определяют физические и физико-механические свойства грунтов на
различных расстояниях от теплотрассы и
сопоставляют их с
результатами статического зондирования. Особое внимание необходимо уделять
изменению влажности и прочностных показателей свойств грунтов по глубине и в
плане для грунтов одинакового генезиса при удалении от теплотрассы для
выделения инженерно-геологических элементов грунтов с техногенно измененными
свойствами.

5.6.2.6 Результатом
проведенных работ должно стать выделение в отдельные инженерно-геологические
элементы грунтов с техногенно измененными свойствами с оценкой величины и
характера этих изменений и определение нормативных и расчетных показателей
характеристик свойств техногенно измененных грунтов.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Справочное

Стратиграфические схемы и
схематические карты г. Москвы

Стратиграфическая схема
четвертичных отложений г. Москвы

Индекс

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СИСТЕМА Q

Современные отложения (QIV)

t IV

Техногенные (насыпной слой)

e IV

Почвенно-растительный слой

а IV

Аллювиальные

lb IV

Озерно-болотные

dp IV

Оползневые

Верхнечетвертичные отложения (QIII)

a III

Аллювиальные

lb III

Озерно-болотные

dp III

Оползневые

Верхне-среднечетвертичные отложения (QIIIII)

vd II —
III

Покровные

Среднечетвертичные отложения (QII)

d, ad II

Делювиальные и аллювиально-делювиальные

f II ms

Флювиогляциальные московского оледенения

g II ms

Морена московского оледенения

Межморенные отложения днепровско-московского
интервала:

f II
dn-ms

Флювиогляциальные

lgb II dnms

Озерные и болотные

g II dn

Морена днепровского оледенения

Межморенные отложения окско-днепровского
интервала:

f II
ok-dn

Флювиогляциальные

lgb II okdn

Озерные и болотные

g I ok

Морена окского оледенения

Продолжение приложения А

Стратиграфическая схема
дочетвертичных отложений г. Москвы

Отдел

Индекс

Ярусы

Горизонты

К

МЕЛОВАЯ СИСТЕМА

Верхний

K2st-k

Сантонский-Коньякский

Хотьковский

K2s

Сеноманский

Варавинский

Нижний

K1al

Альбский

Кольчугинский

K1a

Аптский

Котловский

K1br

Барремский

K1s

Готеривский

Владимирский

Ярославский

K1b

Берриасский

Лыткаринский

J

ЮРСКАЯ СИСТЕМА

Верхний

J3tt

Титонский

Мневниковский Костромской

J3kmk

Кимериджский

Ермолинский

Оксфордский

Коломенский Подмосковный

Келловейский

Подосиновский

Пронский

J3k

Елатьминский

Средний

J2btb

Батский

Мещерский

Байосский

С

КАМЕННОУГОЛЬНАЯ СИСТЕМА

Верхний

C3g

Гжельский

Добрятинский

C3k

Касимовский

Дорогомиловский

Хамовнический

Кревякинский

Средний

C2m

Московский

Мячковский

Подольский

Каширский

Верейский

Нижний

C1s

Серпуховский

Протвинский

Стешевский

Тарусский

C1v

Винайский

Веневский

Михайловский

Алексинский

Тульский

Бобриковский

Clt

Турмейский

Упинский

Малевский

Схематическая карта инженерно-геологического районирования г. Москвы по степени опасности проявления карстово-суффозионных процессов

Схематическая карта
инженерно-геологического районирования

центральной
части Москвы по геологическому строению и
условиям
взаимосвязи водоносных горизонтов

Условные обозначения:

Типы геологического строения и условия
взаимосвязи водоносных горизонтов:

1 — планово-неоднородный (двухслойный
безнапорный водоносный пласт);
2 — планово-однородный (напорный водоносный
пласт с перетеканием)*.

Древние эрозионные врезы: Доюрские: 3 — склон
Главной московской доюрской
ложбины; 4 — тальвеги притоков Главной
московской доюрской ложбины.

Доледниковые: 5 — граница центральной части
Татаровской долины; 6 — тальвег
Татаровской долины; 7 — граница центральной
части Хорошевской долины; 8 — тальвеги
Хорошевской долины и ее
притоков.

* — Планово-неоднородный тип геологического
строения приурочен к участкам
отсутствия юрских глин; грунтовый водоносный
горизонт залегает на известняках или
глинах каменноугольного
возраста.

Планово-однородный тип геологического строения
расположен на участках
распространения глин юрского возраста, которые
отделяют грунтовый водоносный
горизонт от водоносных горизонтов карбона.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Рекомендуемое

Формы технических заданий на
производство инженерно-геологических
изысканий

Техническое задание на производство инженерно-геологических изысканий для строительства
зданий и сооружений

1. Объект и адрес____________________________________________________________

2.
Заказчик_________________________________________________________________

3. Стадия
проектирования_____________________________________________________

4. Серия здания (по типовому или индивидуальному
проекту)______________________

5. Уровень ответственности
здания_____________________________________________

6. Габариты здания в плане и полезная
площадь__________________________________

7. Количество и высота
этажей_________________________________________________

8. Наличие подвала, его назначение и заглубление от
поверхности земли_____________

___________________________________________________________________________

9. Конструкция здания

а) основные несущие конструкции (каркас, панели,
кирпичные стены)_______________

б) ограждающие конструкции (панели, кирпичные
стены)_________________________

10. Предполагаемый тип
фундаментов__________________________________________

11. Нагрузки (на погонный метр ленточного
фундамента, на отдельную опору,
на 1 м2
плиты)_____________________________________________________________________

12. Планировочные отметки
(ориентировочно)___________________________________

13. Предельные значения средних осадок
фундаментов____________________________

14. Особые требования к изысканиям___________________________________________

___________________________________________________________________________

15. Геотехническая категория
объекта__________________________________________

Заказчик_________________________________________________________________

» «________200 г.

Техническое задание на производство инженерно-геологических изысканий при реконструкции
здания (сооружения)

1. Объект и
адрес____________________________________________________________

___________________________________________________________________________

2.
Заказчик__________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

3. Характеристика
здания_____________________________________________________

___________________________________________________________________________

4. Уровень ответственности
здания_____________________________________________

5. Габарит предполагаемой к обследованию части
здания__________________________

___________________________________________________________________________

6. Обследованию подлежат (да, нет):

а) Основание и
фундаменты___________________________________________________

б)
Стены___________________________________________________________________

в) Внутренние отдельно стоящие опоры
________________________________________

г) Прочие конструкции
(перечислить)___________________________________________

7. Временные нормативные нагрузки по этажам:

а)
существующие____________________________________________________________

___________________________________________________________________________

б)
будущие_________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

8. Дополнительные постоянные
нагрузки________________________________________

___________________________________________________________________________

9. Конечные цели обследования
здания__________________________________________

____________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

10. Геотехническая категория
объекта___________________________________________

11. Особые требования к
изысканиям___________________________________________

___________________________________________________________________________

Заказчик_________________________________________________________________

» «______ 200 г.

Техническое задание на производство инженерно-геологических изысканий
для строительства подземных и заглубленных сооружений

1. Объект и
адрес____________________________________________________________

___________________________________________________________________________

2. Заказчик__________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

3. Стадия
проектирования_____________________________________________________

4. Уровень ответственности
сооружения_________________________________________

5. Краткая характеристика
сооружения__________________________________________

___________________________________________________________________________

6. Предполагаемая глубина
заложения__________________________________________

7. Способ устройства (открытым или закрытым
способом)_________________________

8. Основные технические данные:

а) Локального сооружения:

габариты
сооружения______________________________________________________

основные несущие
конструкции_____________________________________________

предполагаемый тип
фундаментов___________________________________________

сведения о
нагрузках______________________________________________________

б) Линейного сооружения:

начало и конец сооружения
(трассы)_________________________________________

характерные точки
трассы__________________________________________________

_________________________________________________________________________

габариты (диаметр)
поперечника____________________________________________

материал сооружения______________________________________________________

9. Особые требования к
изысканиям____________________________________________

___________________________________________________________________________

10. Геотехническая категория объекта__________________________________________

Заказчик____________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

» «______ 200 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Обязательное

Методы определения характеристик
грунтов

1 Основными параметрами
механических свойств грунтов, определяющими несущую способность оснований и их
деформации, являются прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол
внутреннего трения
j, удельное сцепление с
и модуль деформации грунтов Е, предел прочности на
одноосное сжатие скальных грунтов
Rс). Допускается
применять другие параметры, характеризующие взаимодействие фундаментов с
грунтом основания и установленные опытным путем (удельные силы пучения при
промерзании, коэффициенты жесткости основания и пр.).

2 Характеристики грунтов
природного сложения, а также искусственного происхождения, должны определяться,
как правило, на основе их непосредственных испытаний в полевых или лабораторных
условиях с учетом возможного изменения влажности грунтов в процессе
строительства и эксплуатации сооружений.

3
Достоверными методами определения деформационных характеристик дисперсных
грунтов являются полевые их испытания статическими нагрузками в шурфах, дудках
или котлованах с помощью плоских горизонтальных штампов площадью 2500 — 5000 см2,
а также в скважинах с помощью винтовой лопасти-штампа площадью 600 см2
(
ГОСТ 20276).

4 Модули деформации Е
песчаных и глинистых грунтов, не обладающих резко выраженной анизотропией
их свойств в горизонтальном и вертикальном направлениях, могут быть определены
по испытаниям радиальными и лопастными прессиометрами в скважинах или массиве (ГОСТ
20276).

Для сооружений I уровня
ответственности значения Е по данным прессиометрических
испытаний должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно
проводимых испытаний того же грунта штампами (п. 3). Для зданий и сооружений
II и III
уровня ответственности допускается определять значения Е только
по испытаниям грунтов прессиометрами, используя корректировочные коэффициенты
по указаниям ГОСТ
20276.

5 Модули
деформации песчаных и глинистых грунтов могут быть определены методом
статического зондирования, а песчаных грунтов (кроме водонасыщенных пылеватых)
методом динамического зондирования (
ГОСТ 19912).

Для зданий и сооружений I и II уровня
ответственности значения Е по данным зондирования должны
уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых
испытаний того же грунта штампами (п. 3). Для зданий и сооружений
III
уровня ответственности допускается определять значения Е только
по результатам зондирования, используя таблицы, приведенные в СП
11-105 (ч. 1) и МГСН 2.07.

6 В лабораторных условиях
модули деформации глинистых грунтов могут быть определены в компрессионных
приборах и приборах трехосного сжатия (ГОСТ
12248).

Для зданий и сооружений I и II уровня
ответственности значения Е по лабораторным данным должны
уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых
испытаний того же грунта штампами (п. 3). Для зданий и сооружений
III
уровня ответственности допускается определять значения Е только
по результатам компрессии, корректируя их с помощью повышающих коэффициентов т
k, приведенных в табл. В1. Для четвертичной системы эти коэффициенты
распространяются на грунты с показателем текучести 0 <
IL £ 1, при этом значения модуля
деформации по компрессионным испытаниям следует вычислять в интервале давлений
0,1 — 0,2 МПа.

7
Прочностные характеристики дисперсных грунтов (угол внутреннего трения
j и удельное сцепление с) могут быть получены путем
испытаний грунтов лабораторными методами на срез или трехосное сжатие (
ГОСТ 12248).

8 Для водонасыщенных
глинистых грунтов с показателем текучести
IL > 0,5, органо-минеральных
и органических грунтов прочностные характеристики для расчета оснований из этих
грунтов в нестабилизированном состоянии могут быть определены полевым методом
вращательного среза в скважинах или в массиве (ГОСТ
20276).

9 Значения j и с песчаных и глинистых грунтов для зданий и
сооружений
II и III уровня ответственности могут
быть определены полевыми методами поступательного и кольцевого среза в
скважинах (ГОСТ
20276). При этом для зданий и сооружений
II уровня ответственности
полученные значения
j и с должны
уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых
испытаний того же грунта методами, указанными в п. 7.

10 Значения j и с песчаных и глинистых грунтов могут быть
определены методом статического зондирования, а песчаных грунтов (кроме
пылеватых водонасыщенных) — методом динамического зондирования (ГОСТ
19912).

Таблица В1

Вид грунта

Значения
mk при коэффициенте пористости е,
равном

0,45 —
0,55

0,65

0,75

0,85

0,95

0,95

1,2

1,4

Четвертичная
система

Супеси

4

3,5

3

2

Суглинки

5

4,5

4

3

2,5

2

Глины

6

6

5,5

5

4,5

Дочетвертичные
тяжелые глины

2,5

2,0

Примечание. Для
промежуточных значений е коэффициент
mk
определяется интерполяцией.

Для сооружений I и II уровня
ответственности полученные зондированием значения
j и с должны уточняться на основе их сопоставления с
результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта методами,
указанными в п. 7.
В остальных случаях допускается определять значения
j и с только по данным зондирования, используя
таблицы, указанные в п. 5.

11 Предел прочности на
одноосное сжатие скальных грунтов определяют в соответствии с ГОСТ
17245.

12 Для предварительных
расчетов оснований сооружений
I и II уровня ответственности, а
также для окончательных расчетов оснований сооружений
III уровня ответственности и
опор воздушных линий электропередачи независимо от их уровня ответственности
допускается определять нормативные и расчетные значения прочностных и
деформационных характеристик грунтов в зависимости от их физических
характеристик по таблицам СНиП 2.02.01.

Расчетные значения
характеристик в этом случае принимаются при следующих значениях коэффициента
надежности по грунту
gg (ГОСТ
20522):

— в
расчетах оснований по деформациям………………………………..
gg = 1;

— в расчетах оснований по
несущей способности:

— для
удельного сцепления……………………………………………………..
gg(c) =
1,5;

— для
угла внутреннего трения песчаных грунтов…………………….
gg(j) =
1,1;

— то
же, глинистых…………………………………………………………………
gg(j) =
1,15.

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Рекомендуемое

Определение объемов
инженерно-геологических изысканий для проектирования и устройства свайных
фундаментов

1. При
инженерно-геологических изысканиях для проектирования и устройства свайных
фундаментов и определении объемов изысканий целесообразно выделить три
категории сложности грунтовых условий в зависимости от однородности грунтов по
условиям залегания и свойствам.

К первой категории следует
относить однослойную или многослойную по составу толщу грунтов с практически
горизонтальными или слабо наклоненными слоями (уклон не более 0,05), причем в
пределах каждого слоя грунты однородны по свойствам.

Ко второй категории следует
относить однослойную или многослойную по составу толщу грунтов с недостаточно
выдержанными границами между слоями (уклон не более 0,1), причем в пределах
слоев группы неоднородны по свойствам.

К третьей категории следует
относить многослойную по составу и неоднородную по свойствам толщу грунтов с
невыдержанными границами между слоями (уклон более 0,1), причем отдельные слои
могут выклиниваться.

2. Оценка категории сложности
грунтовых условий на площадке строительства выполняется на основе материалов
геологических фондов.

3.
Определение объемов изысканий для свайных фундаментов в зависимости от уровня
ответственности объектов и категорий сложности грунтовых условий рекомендуется
проводить с использованием приведенной ниже таблицы
Г1.

Таблица Г1

Виды изысканий

Категория
сложности грунтовых условий

первая

вторая

третья

Здания
(сооружения)
III
(пониженного) уровня ответственности

Бурение
скважин

По
сетке 70
´70 м, но не менее одной скважины на каждое
здание

По
сетке 50
´50 м, но не менее двух скважин на каждое
здание

По
сетке 30
´30 м, но не менее трех скважин на каждое
здание

Лабораторные
исследования грунтов

Не
менее шести определений каждого показателя в пределах одного
инженерно-геологического элемента

Зондирование
грунтов

По
сетке 35
´35 м, но не менее двух точек на каждое
здание

По
сетке 25
´25 м, но не менее трех точек на каждое
здание

По
сетке 15
´15 м, но не менее шести точек на каждое
здание

Здания
(сооружения)
II
(нормального) уровня ответственности

Бурение
скважин

По
сетке 50
´50 м, но не менее двух скважин на каждое
здание

По
сетке 40
´40 м, но не менее трех скважин на каждое
здание

По
сетке 30
´30 м, но не менее четырех скважин на каждое
здание

Лабораторные
исследования грунтов

Не
менее шести определений каждого показателя в пределах одного
инженерно-геологического элемента

Зондирование
грунтов

По
сетке 25
´25 м, но не менее шести точек на каждое
здание

По
сетке 20
´20 м, но не менее семи точек на каждое
здание

По
сетке 15
´15 м, но не менее десяти точек на каждое
здание

Прессиометрические
испытания грунтов

Не
менее шести испытаний в пределах одного инженерно-геологического элемента

Испытание
грунтов эталонной сваей

Не
менее шести испытаний на каждой конкретной глубине

Испытание
грунтов натурной сваей

Не
менее двух испытаний на каждой конкретной глубине при наличии более 1000 свай

Не
менее двух испытаний на каждой конкретной глубине при наличии более 100 свай

Здания
(сооружения)
I
(повышенного) уровня ответственности

Бурение
скважин

По
сетке 40
´40 м, но не менее трех скважин на каждое
здание

По
сетке 30
´30 м, но не менее четырех скважин на каждое
здание

По
сетке 20
´20 м, но не менее пяти скважин на каждое
здание

Лабораторные
исследования грунтов

Не
менее шести определений каждого показателя в пределах одного
инженерно-геологического элемента

Зондирование
грунтов

По
сетке 25
´25 м, но не менее шести точек на каждое
здание

По
сетке 15
´15 м, но не менее восьми точек на каждое
здание

По
сетке 10
´10 м, но не менее десяти точек на каждое
здание

Прессиометрические
испытания грунтов

Не
менее шести испытаний в пределах одного инженерно-геологического элемента

Испытания
грунтов штампами

Не
менее двух испытаний в пределах одного инженерно-геологического элемента при
отклонении результатов от среднего не более 30 %

Испытание
грунтов эталонной сваей

Не
менее шести испытаний на каждой конкретной глубине

Испытание
грунтов натурной сваей

Не
менее двух испытаний на каждой конкретной глубине при наличии более 100 свай

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Рекомендуемое

Задачи, решаемые геофизическими
исследованиями, методы и средства геофизических работ при
инженерно-геологических взысканиях

Геофизическими методами,
применяемыми при инженерно-геологических изысканиях, могут быть решены
следующие задачи:

1) исследование
геологического строения массива грунта;

2) определение вида грунтов,
в том числе насыпных, слабых, а также торфосодержащих;

3) оценка однородности
массива грунта по физическим свойствам;

4) выявление погребенных
структур палеорельефа;

5) определение уровня,
скорости и направления фильтрационного потока подземных вод;

6) измерение плотности и
влажности грунтов в массиве и в поверхностном слое грунта и материала;

7) пенетрационный каротаж;

8) приближенная оценка
деформационных и прочностных характеристик грунта;

9) обнаружение в грунте
действующих и заброшенных коммуникаций и протечек из них;

10) выявление пустот в
грунте, в том числе под асфальтовым, бетонным и другими видами покрытий,
обнаружение заброшенных колодцев, подземных ходов и т.п.;

11) определение наличия
карста и степени закарстованности участка;

12) обнаружение погребенных
фундаментов;

13) оценка коррозионной
активности грунтов;

14) оценка потенциально
опасных в биологическом и экологическом отношении зон и локальных участков.

К числу геофизических
методов, которые могут применяться при инженерно-геологических изысканиях,
относятся:

1) инженерная сейсморазведка;

2) инженерная электроразведка
в различных вариантах и модификациях (вертикальное электрическое зондирование
на переменном токе, метод становления поля и т.д.);

3) радиолокационный метод («Радар»);

4) радиоизотопные методы
измерения плотности и влажности;

5) радиометрический метод
измерения природной радиоактивности;

6) наземная высокочастотная
дипольная электроразведка;

7) радиоволновой метод
межскважинного просвечивания;

8) сейсмоакустический метод
оценки сплошности и толщины фундаментных конструкций (свай, плит, полов, стен в
грунте и т.д.);

9) электродинамическое
зондирование;

10) скважинная
резистивиметрия;

11) электромагнитный метод
поиска и прослеживания кабелей и подземных коммуникаций;

12) вертикальное сейсмическое
профилирование (ВСП);

13) межскважинное
прозвучивание;

14) акустический эмиссионный
метод (в пешеходном варианте);

15) эманационная и другие
виды газовых съемок;

16) метод измерения вариаций
электромагнитного поля (в пешеходном варианте);

17) гравиметрический метод.

Методы и средства
геофизических работ в строительстве

№№ пп

Геофизический метод

Определяемый параметр

Вид работ

Нормативный документ

1

2

3

4

5

1

Инженерная сейсморазведка (МПВ)

Уточнение геологического строения,
определение уровня подземных вод, оценка физико-механических свойств грунтов,
определение наличия карста в степени закарстованности

Геофизические исследования для нового
строительства и реконструкции

СНиП 11-02

СП 11-105 (ч. I)

2

Вертикальное электрическое зондирование
(ВЭЗ)

Уточнение геологического строения,
определение уровня подземных вод (в отсутствие электрических помех),
определение наличия карста и степени закарстованности

То же

То же

3.

Радиолокационное зондирование (РЛЗ)

Оценка геологического строения (для
глинистых грунтов — до 8 — 10 м, для песчаных грунтов и известняков — до 25 —
30 м), выявление подземных полостей зон разуплотнения, определение уровня
подземных вод, оценка глубины заложения фундаментов (при отсутствии
металлических конструкций и армированных плит и т.д.), определение
расположения инженерных коммуникаций и утечек воды из них

Геофизические исследования при
реконструкции, подземном строительстве (детализация), мониторинг состояния
массива грунтов

Рекомендации по применению
георадиолокационных исследований в комплексе геотехнических работ. НИИОСП,
М., 2000 г.

4

Метод высокочастотной дипольной
электроразведки

Уточнение геологического строения, в том
числе при наличии полов и железобетонных плит, оценка вида грунтов до глубины
15 — 20 м, в том числе слабых и заторфованных, оценка неоднородности грунтов,
плотности сложения с выявлением пустот и зон разуплотнения

Геофизические исследования для нового
строительства и реконструкции, мониторинг состояния массива грунтов

Рекомендации по применению метода дипольной
высокочастотной электроразведки в геотехнических
исследованиях, НИИОСП, М., 2001 г.

5

Дипольное индукционное профилирование (ДИП),
дипольное электромагнитное профилирование (ДЭМП)

Определение положения геологических границ,
уровня подземных вод по величине кажущегося сопротивления, оценка наличия
карста и степени закарстованности в известняках, суффозионных процессов в песчаных
грунтах

Геофизические исследования для нового
строительства и реконструкции, рекогносцировочное обследование территории

СНиП 11-02

СП 11-105 (ч. I)

6

Электродинамическое зондирование с дневной
поверхности и из шурфов (ЭДЗ)

Приближенная оценка прочностных и
деформативных характеристик грунтов (плотности сложения, модуля деформации,
сцепления, угла внутреннего трения) по величине условного динамического
сопротивления, приближенная оценка литологического состава по данным токового
каротажа

Обследование грунтов оснований при
реконструкции

ГОСТ
19912 Руководство по электроконтактному динамическому зондированию. М,
1983 г.

7

Радиоизотопный метод измерения плотности и
влажности грунтов (в поверхностном и глубинном вариантах)

Плотность и влажность грунтов

Геофизические исследования при
реконструкции, определение наличия пустот и разуплотнения грунтов под полами,
мониторинг изменений физических свойств грунтов при измерениях в скважинах
(обсадных трубах)

ГОСТ
23061

8

Скважинные геофизические методы

Определение положения геологических границ с
целью интерпретации наземных геофизических исследований

Геофизические исследования для нового
строительства и реконструкции

СНиП 11-02

СП 11-105 (ч. I)

9

Методы межскважинного прозвучивания и
просвечивания (МП)

Определение зон развития слабых грунтов, карста,
нарушений сплошности массива и т.д.

То же

То же

10

Гравиметрический метод

Определение наличия карста и степени
закарстованности в известняках

То же

То же

Рассмотрено и одобрено

Протоколом Управлением ресурсов

подземных вод, геоэкологии и мониторинга

геологической среды Министерства

природных ресурсов

Российской Федерации

от 12 апреля 2002 г. N 5

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ, ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ

И ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИ РАЗВЕДКЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ

РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Введение

Настоящие Рекомендации являются продолжением опубликованных ранее работ ВИМСа. Они предназначены для:

— организаций, проводящих геолого-разведочные, проектировочные, эксплуатационные и реабилитационные работы по освоению рудных месторождений, составлению ТЭО разведочных и эксплуатационных кондиций, отчетов по подсчету запасов, осуществляющих объектный мониторинг на действующих и завершенных рудных объектах,

— органов Управления, осуществляющих экспертизу разведочных и эксплуатационных кондиций, материалов подсчета запасов месторождений, а также выдачу лицензий на пользование недрами,

— органов Государственной экологической экспертизы, Государственного контроля в области природопользования и охраны окружающей среды, администрации районов, на территории которых предполагается и осуществляется освоение рудного месторождения.

Программа представленной работы была предложена Заказчиком — Управлением ресурсов подземных вод, геоэкологии и мониторинга геологической среды МПР РФ.

В отличие от существующих Рекомендаций и Руководств («Методическое руководство по изучению инженерно-геологических условий рудных месторождений при их разведке», 2001; «Экологическая оценка рудных месторождений», 2002; «Гидрогеологические исследования на стадии детальной разведки рудных месторождений») Заказчик поставил перед авторским коллективом следующую цель:

— отразить в Рекомендациях учет воздействий и прогноз последствий не только природных, но и техногенных факторов,

— объединить в рамках одного тома рекомендации по изучению и прогнозу инженерно-геологических, гидрогеологических и экологических последствий освоения рудных месторождений,

— учесть при составлении Рекомендаций нормативные документы МПР последних лет.

При составлении настоящей работы учтены следующие нормативно-методические документы: «Классификация запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых» МПР РФ, ГКЗ, 1998; «Рекомендации по содержанию, оформлению и порядку представления на Государственную экспертизу материалов подсчета запасов металлических и неметаллических полезных ископаемых МПР РФ, ГКЗ, 1998; «Положение о порядке проведения геолого-разведочных работ по этапам и стадиям на твердые полезные ископаемые» МПР РФ, ВИЭМС, 1999.

Предлагаемые Рекомендации состоят из трех разделов, в которых рассмотрен учет техногенных воздействий при прогнозной оценке трех основных факторов освоения рудного месторождения:

— инженерно-геологического,

— гидрогеологического обеспечения горных работ,

— геоэкологического.

Данная работа была рассмотрена и одобрена Заказчиком и рекомендована после редакции к изданию в качестве официального документа МПР (Протокол N 5 от 12 апреля 2002 г.).

Отдельные части работы написаны следующими авторами:

Кузькиным В.И. — Введение, раздел I;

Самсоновым Б.Г. — раздел II, раздел III, гл. 3, 4, 5, 6, 7;

Россманом Г.И. — Введение, гл. 1, 2;

Петровой Н.В. — гл. 2.

I. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

НА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Одна из важнейших задач оценки инженерно-геологических условий при разведке рудных месторождений — прогнозирование возможности, времени и места возникновения инженерно-геологических процессов и явлений, влияющих на работу добывающих предприятий и оказывающих воздействие как на окружающую среду, так и на геоэкологические условия горно-добывающего района в целом. Объектами прогнозов при этом служат разнообразные процессы и явления, в том числе техногенные, возникающие как на стадии разведки, так и в ходе эксплуатации рудных месторождений.

В этих условиях необходимо не только изучение особенностей формирования инженерно-геологических условий на рудных месторождениях горно-складчатых областей, но и оценка их изменений при техногенном воздействии. При этом необходимо рассматривать техногенное влияние на природные факторы, определяющие формирование инженерно-геологических условий рудных месторождений (структурно-тектонические условия, зоны и поверхности ослабления, физико-механические свойства, напряженно-деформированное состояние, обводненность). Требуется также оценка самих техногенных процессов, например, техногенного выветривания. Поскольку в земной коре под влиянием деятельности человека происходят изменения, сопоставимые с природными геологическими процессами и явлениями, часто необратимые и требующие огромных затрат для восстановления природного равновесия, техногенным процессам следует уделять повышенное внимание.

Одна из важнейших сторон техногенного воздействия на окружающую среду — извлечение из недр земли полезных ископаемых открытыми и подземными горными выработками. При этом происходит изменение гидродинамических, гидрохимических, термодинамических условий, состояния массива горных пород, структуры газовых полей и др. Эти изменения приводят к возникновению и развитию инженерно-геологических процессов и явлений, снижающих устойчивость подземных и открытых горных выработок. К ним, в частности, относится техногенное выветривание.

В настоящее время на абсолютном большинстве сульфидных месторождений, приуроченных к горно-складчатым областям, при техногенном воздействии (проходка горных выработок, водопонижающие мероприятия) на природные воды и породы в районе отработки рудных тел увеличивается аэрированность горных массивов. Это происходит за счет искусственного доступа кислорода и изменения температурно-влажностного режима, что приводит к интенсификации процессов окисления.

Совокупное действие природных и техногенных факторов на рудных месторождениях вызывает изменение состава и кислотности подземных вод, увеличивая их агрессивность не только к горным породам и рудам (изменяя их физико-механические свойства и снижая их устойчивость), но и к горно-техническому оборудованию. Все эти процессы осложняют условия эксплуатации горных предприятий и оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду горно-добывающего района.

Абсолютное большинство исследований по проблеме техногенного воздействия на эксплуатируемых рудных месторождениях посвящено изучению жидкой фазы. Отмеченная диспропорция создала необходимость более детального изучения твердой фазы — пород и руд.

Как отмечалось ранее, наиболее распространенным техногенным процессом на эксплуатируемых рудных месторождениях является техногенное выветривание, специально исследовавшееся авторами в массиве и лабораторных условиях с целью предупреждения отрицательных последствий его влияния на условия эксплуатации месторождений и воздействия на окружающую среду.

Для решения проблемы техногенного воздействия на породы, руды и подземные воды необходимо решение следующих задач:

— изучение условий и причин возникновения и развития техногенных процессов,

— изучение механизма, физической природы и закономерностей развития техногенных процессов,

— разработка принципов прогнозирования интенсивности техногенных процессов,

— определение мероприятий по предупреждению, ослаблению и ликвидации техногенных воздействий.

Эти задачи наиболее полно исследованы авторами применительно к процессу техногенного выветривания, методические основы изучения которого и представлены в данном разделе работы.

Анализ исследований, в том числе других авторов [9], позволил заключить, что техногенное выветривание — процесс, обусловленный нарушением природных условий, изменением температуры и влажности воздуха, взаимодействием растворов с твердыми минеральными веществами, основными агентами которого являются вода, кислород, углекислый газ, микроорганизмы [5].

Достоверный прогноз процесса техногенного выветривания не может быть осуществлен без режимных наблюдений за твердой и жидкой фазами, без изучения устойчивости массива пород и руд на месторождении и без количественной оценки техногенных и природных факторов, полученной с помощью вещественного лабораторного моделирования.

В связи с этим изучение и прогноз процесса техногенного воздействия на сульфидных месторождениях можно разделить на два этапа: а) изучение процесса непосредственно в массиве пород и руд, б) лабораторное изучение процесса.

С этой целью разработана методика вещественного лабораторного моделирования процесса техногенного выветривания скальных, полускальных пород и руд с детальным изучением твердой фазы.

Разработанная методика лабораторного вещественного моделирования процесса техногенного выветривания на рудных месторождениях, основанная на детальном анализе условий его возникновения и развития, позволяет обосновать критерии геологического подобия и условия соответствия при моделировании указанного процесса.

Вариации режима взаимодействия пород разных генетических типов с растворами разного состава, их кислотности и сравнительный анализ физико-механических свойств пород до и после взаимодействия позволили расшифровать особенности механизма процесса техногенного выветривания.

Повышение достоверности получения результатов свойств пород в процессе техногенного выветривания обеспечивалось использованием комплекса современных методов (геомеханических, геофизических, растровой электронной микроскропии, рентгенографии, специальных петрографических), позволивших оценить изменения минерального состава, структуры и трещиноватости (природной и техногенной) пород.

Ступенчатая предварительная нагрузка образцов пород дала возможность создавать искусственную трещиноватость различной интенсивности. Эта методическая особенность подготовки образцов позволила моделировать техногенную зональность, возникающую вокруг горных выработок после их проходки. Использование режима взаимодействия растворов с породой непосредственно под нагрузкой и без нее сделало возможным моделирование величины перераспределенного напряженно-деформированного состояния пород в техногенных зонах: разгрузки и опорного давления [20].

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ОЦЕНКИ ПРИРОДНОЙ И ТЕХНОГЕННОЙ

ТРЕЩИНОВАТОСТИ ПОРОД И РУД

Влияние разрывной тектоники на формирование техногенных зон

Наиболее актуальны на сегодняшний день проблемы формирования техногенных зон и полей напряжений на рудных (особенно сульфидных) месторождениях горно-складчатых областей. Поскольку они характеризуются интенсивным и неравномерным проявлением дизъюнктивной тектоники, процесс техногенного выветривания на них широко распространен и требует детального изучения, оценки и прогноза.

Характер изменения поля напряжений вокруг выработок зависит от совокупного воздействия связанных между собой факторов, [20], подразделяют на четыре группы:

— пространственно-геометрические параметры подземных горных выработок (сечение, ширина, длина, форма, близость соседних выработок),

— деформационные показатели пород, окружающих выработку,

— характеристики начального поля напряжений, т.е. до проходки выработок,

— воздействие воды, кислорода воздуха, температуры на породы и руды вокруг выработок в процессе их проходки и эксплуатации.

Акустические шахтные исследования, проведенные в различных горно-складчатых регионах, показали, что основным фактором неоднородности массива служит разрывная тектоника различного порядка. При этом установлено, что мощность техногенных зон существенно увеличивается вблизи тектонических нарушений, причем последние характеризуются зонами дробления с различной степенью измельчения пород, которая в свою очередь зависит от напряженно-деформированного состояния и генетического типа пород на конкретных участках горно-складчатой структуры.

Результаты проведенных шахтных акустических исследований в подземных горных выработках месторождений, например, Зыряновского горно-добывающего района, показали (рис. 1, 2), что минимальная мощность (m = 10 — 15 см) техногенной зоны пониженных напряжений (зоны разгрузки) на контуре горной выработки наблюдается в прочных массивных микрокварцитах при скорости продольных волн 4,8 — 5,1 км/с. Малая мощность данной зоны и высокие значения скорости продольных волн в этих породах определяются массивной сливной структурой и повышенным содержанием кварца. Сравнительно близкие значения мощности характеризуемой техногенной зоны наблюдаются у порфиритов (m = 20 — 25 см), тогда как скорость продольной волны у этих пород в массиве значительно меньше и составляет 3,2 — 3,3 км/с, что обусловлено повышенной эндогенной и искусственной трещиноватостью, возникшей в результате буровзрывных работ. Близкие значения мощности данной техногенной зоны в габбро-порфиритах (m = 25 — 30 см) при и кремнистых алевролитах (m = 25 — 30 см) при обусловливаются наличием аналогичной техногенной трещиноватости этих пород, возникшей после проходки выработки.

Распределение упругих волн в массиве

Прозвучивание по скважинам 1 и 3, профилирование

по скв. N 3

Распределение упругих волн в массиве

Прозвучивание по скважинам 2 и 3, профилирование

по скв. N 2

Распределение упругих волн в массиве

Прозвучивание по скважинам 1 и 2, профилирование

по скв. N 1

Рис. 1. Выделение техногенных зон по результатам

акустических исследований

Рис. 2. Изменение прочности на разрыв во времени

трещиноватых порфиритов и песчаников с предварительным

нагружением в динамическом режиме (искусственные растворы)

Пониженные значения скорости продольных волн в кремнистых алевролитах обусловлены их структурно-текстурными особенностями, т.е. наличием природных поверхностей ослабления — сланцеватостью, слоистостью, полосчатостью. Увеличению мощности техногенной зоны разгрузки в этих породах (до 70 — 80 см, способствует тектоническое нарушение на контуре горной выработки, зоны дробления которого выполнены кремнистыми алевролитами (рис. 3).

Рис. 3. Схема формирования техногенных зон вокруг подземных

горных выработок с учетом тектонических нарушений

В пределах участков, сложенных рудами, мощность зоны пониженных напряжений практически не меняется и составляет 30 — 40 см, что определено генезисом самих руд. Но скорость продольной волны при этом изменяется от 2,3 — 2,7 км/с до 4,2 — 4,3 км/с, что обусловлено технологическим типом руд, их структурно-текстурными особенностями и составом. В массивных рудах, где часто наблюдаются пустоты выщелачивания, размером иногда до нескольких сантиметров, скорость минимальная, а в плотных прожилковых и вкрапленных рудах — максимальная.

Как показывает анализ представленных материалов, мощность техногенной зоны пониженных напряжений (зоны разгрузки), формирующейся на контуре горной выработки, зависит прежде всего от наличия неоднородностей в массиве. Они представлены в первую очередь тектоническими нарушениями с различной степенью дробления пород, эндогенной и техногенной трещиноватостью, обусловленной буровзрывными работами и в меньшей степени — структурно-текстурными особенностями пород и руд.

Мощность зоны повышенных напряжений (опорного давления) вокруг подземных горных выработок, как показывают полученные данные, колеблется в широких пределах — от 40 — 60 см до 160 — 180 см, что связано с индивидуальными характеристиками каждой зоны.

Скорость продольных волн в массиве по этой зоне максимальна для всех характеризуемых типов пород и руд на исследованных месторождениях Зыряновского рудного узла (Рудный Алтай) [10].

Акустические исследования проводились и на участках проявления процесса техногенного выветривания, где дополнительная неоднородность массива возникает как результат активного взаимодействия агрессивных растворов с породой и рудами.

Особенности оценки техногенной трещиноватости в пределах

техногенных зон, ее влияние на интенсивность

техногенных процессов

Наибольшая активность процесса техногенного воздействия в пределах зоны опорного давления наблюдается на участках повышенной природной и техногенной трещиноватости пород и руд, особенно в пределах тектонических нарушений — непосредственно в пределах зон тектонического дробления и в зонах повышенной природной трещиноватости и рассланцевания, прилегающих к ним. К этим же участкам приурочены зоны повышенной разноориентированной техногенной трещиноватости. Искусственно повышенные напряжения в зоне опорного давления способствуют увеличению упругих контактов в породах и смыканию открытых трещин природного и техногенного генезиса, что и обусловливает высокие скорости продольных волн. Необходимо отметить, что различная ориентировка трещин (это наиболее характерно для техногенных трещин) относительно нагрузки, наоборот, способствует их раскрытию.

Так, например, скорость продольных волн в массивных микрокварцитах, порфирах, прожилковых рудах максимальна — 6,5 — 8,7 км/с, так же как и мощность самой зоны — 150 — 180 см, а в алевролитах и массивных рудах с максимальным количеством техногенных и природных трещин скорость волн заметно снижается — 3,5 — 5,5 км/с, а мощность зоны составляет 100 — 120 см.

В процессе шахтных исследований на различных участках пород и руд установлено, что в пределах зоны повышенных напряжений акустический сигнал наименее искажен. Это положение определяет повышенный интерес к зоне опорного давления с точки зрения исследования состояния массива.

Трещины чисто техногенного характера, т.е. возникшие в результате буровзрывных работ как в зоне пониженной, так и повышенной трещиноватости выявить крайне затруднительно. Это связано с тем, что они развиваются по потенциально ослабленным поверхностям различного генезиса (тектоническим, литогенетическим и др.).

В зоне развития процесса техногенного выветривания возникает достаточно большое количество искусственных трещин. Их генезис связан с процессом выщелачивания природного заполнителя (если он есть). Вектор напряжений, направленный близко к перпендикулярному простиранию трещин, способствует их раскрытию, а процесс техногенного выщелачивания — еще большему раскрытию. Это положение подтверждается исследованиями трещин до и после взаимодействия с рудничными растворами, которые проводились с помощью радиоэлектронного микроскопа (РЭМ) по специально разработанной методике, которая позволяет количественно оценить изменение трещинной и поровой пустотности твердой фазы и, следовательно, механизм и физическую природу изменения физико-механических свойств пород в процессе их взаимодействия с растворами [2].

Основным источником информации на стадии разведки является керн скважин. Из-за высокой анизотропии пород рудных месторождений как по состоянию, так и по свойствам одни и те же техногенные процессы будут оказывать на них существенно различное воздействие. При количественном прогнозе изменения (во времени и пространстве) инженерно-геологических условий влияние техногенных факторов на показатели, определяющие эти условия, существенно повышаются.

Определение мощности зоны техногенного влияния в керне (зона разгрузки керна) необходимо проводить при насыщении образцов керна, так как именно мощностью этой зоны в образце керна будет определяться активность процесса проникновения и взаимодействия активных растворов с породой.

Особенности количественной оценки трещиноватости пород и руд

при вещественном лабораторном моделировании

техногенного процесса

Вокруг подземных горных выработок, как указывалось ранее, в результате их проходки буровзрывным способом образуются техногенные зоны (зона разгрузки и зона опорного давления), характеризующиеся повышенной трещиноватостью.

С целью создания искусственных трещин в образцах пород при лабораторном моделировании процесса техногенного выветривания необходимо проводить их предварительное нагружение. Оно должно производиться в два этапа, моделирующих интенсивность искусственной трещиноватости в двух техногенных зонах — разгрузки (повышенной трещиноватости) и опорного давления (пониженной трещиноватости).

В проведенных исследованиях до взаимодействия с раствором образцы подвергались на первом этапе нагружению в 25% от разрушающего, на втором — 50%. Для наиболее прочных разновидностей пород величина предварительного нагружения доводилась до 60% с целью превышения предела упругости этих пород. По результатам сравнительных акустических исследований и данным РЭМ трещинная пустотность увеличилась на первом этапе на 15 — 20% (зона опорного давления), на втором — на 30 — 40% (зона разгрузки).

Сравнительная оценка акустических показателей в массиве и показателей, получаемых в образцах пород под нагрузкой, отбираемых по подземным скважинам в тех же интервалах, что и в массиве, позволяет более достоверно оценить трещинную пустотность образцов.

Проведенные исследования показывают, что при предварительном нагружении образцов пород (трещиноватых порфиритов и песчаников Рудного Алтая) на величину 25 и 50% происходит резкое снижение их прочностных свойств (на 70 — 75%) в первые 5 — 10 суток взаимодействия с растворами.

Анализ результатов, где представлено изменение прочности на сжатие предварительно нагруженных (25 и 50%) образцов пород показывает, что как на первом, так и на втором этапах нагружения более интенсивное снижение прочности происходит у трещиноватых порфиритов, т.е. пород, имеющих прочность при сжатии в воздушно-сухом состоянии на 25 — 30% выше, чем у песчаников. Этот факт объясняется высокой хрупкостью порфиритов, основную часть петрографического состава которых составляют твердые породообразующие кварц-полевошпатовые минералы с полнокристаллическими микроструктурами (типа гиподиаморфно-зернистых). С повышением величины предварительного нагружения (до 50%) это свойство порфиритов проявляется в еще большей степени, что выражается в более интенсивном снижении прочности на первых этапах взаимодействия с агрессивными растворами (pH = 2,7 — 3,4).

Песчаники, имеющие в своем составе менее твердые породообразующие минералы, оказываются не столь прочными при испытании в воздушно-сухом состоянии. Вязкость песчаников определяется не только петрографическим составом, но и их структурно-текстурными особенностями.

Таким образом, повышенная хрупкость порфиритов обусловливает более активное возникновение искусственных трещин и микротрещин в образце породы, что повышает трещинную пустотность породы и способствует снижению угла внутреннего трения и величины сцепления по указанным поверхностям ослабления различного порядка. На первых этапах взаимодействия с кислыми или нейтральными растворами щелочных металлов (Cs, K, Na, Li, катионы которых по величине существенно отличаются друг от друга), возникает «расклинивающий эффект» различной интенсивности, что и определяет степень снижения прочности данного типа пород [7].

Методы оценки трещиноватости пород в массиве и образце

при техногенном воздействии

Структура большинства рудных месторождений характеризуется наклонным залеганием рудных тел. Таким образом, скважины, пробуренные для уточнения контуров рудных тел и структуры месторождения, будут искривлены в плане и разрезе. Следовательно, достоверно оценить ориентировку зон повышенной трещиноватости и тектонических нарушений крайне затруднительно.

В связи с этим на ряде рудных месторождений различных горно-складчатых регионов были проведены работы по изучению зон повышенной трещиноватости и тектонических нарушений с использованием комплекса методов: телефотокаротажа, акустического каротажа, кавернометрии, фотодокументации. Работы проводились по поверхностным и подземным скважинам, подземным и открытым горным выработкам.

Примененный комплексный подход с использованием нескольких методов оценки трещиноватости пород позволил более обоснованно выделить сложные в инженерно-геологическом аспекте участки зон разломов и повышенной трещиноватости.

При анализе вида кривой каротажа установлено, что величина амплитуды волн непосредственно в зоне дробления тектонического нарушения изменяется не столь значительно, как в зонах повышенной трещиноватости. Это связано с технологией проведения работ по акустическому каротажу.

При каротаже зон повышенной трещиноватости акустический контакт в точке снятия замера будет более плотный, нежели в зоне дробления. При замере скорости волны в слабонарушенной породе в зоне повышенной трещиноватости деформации стенок скважины непосредственно под ультразвуковым датчиком практически не наблюдается, так как степень его прижатия меньше величины сцепления по трещинам и, следовательно, датчик не углубляется в стенку скважины.

Анализ образования техногенных зон при проходке подземных горных выработок, карьера или бурении скважин, проведенный авторами, показал, что определяемый в различных условиях акустический показатель, даже с учетом масштабного фактора, включающего природную неоднородность и трещиноватость пород, имеет определенную ошибку, и его сравнение для различных геолого-структурных условий носит относительный характер, так как мощность и интенсивность искусственной трещиноватости в техногенных зонах выработок, карьеров и скважин существенно различаются.

Совместный анализ результатов телефотокаротажа (ТФК), акустического каротажа (АК) и кавернометрии позволяет не только достаточно достоверно идентифицировать зоны дробления и повышенной трещиноватости с оценкой ориентировки систем трещин, но и классифицировать их по значениям скоростей распространения продольных волн [13].

Таким образом, комплексное использование ТФК, АК и кавернометрии гарантирует достаточно достоверное инженерно-геологическое изучение трещиноватости массива пород, что обеспечивает качество прогнозной инженерно-геологической оценки условий эксплуатации рудных месторождений.

Использование геофизических методов при оценке природной и техногенной трещиноватости позволило авторам установить следующее:

— использование ТФК особенно эффективно при выделении природных и техногенных зон дробления; достоверность выделения этих зон подтверждается результатами документации подземных и открытых горных выработок,

— с увеличением сложности инженерно-геологических условий участка или месторождения в целом снижается сходимость результатов оценки трещиноватости, полученных с помощью геофизических методов, а также документации керна, подземных и открытых горных выработок, что определяется геолого-структурными особенностями массива пород и руд месторождения,

— совместный анализ результатов распространения продольных волн, полученных с помощью акустических методов, метода телефотокаротажа и кавернометрии на рудных месторождениях, не затронутых эксплуатацией, позволяет проводить детальное расчленение толщи пород по составу и степени трещиноватости, выявлять зоны тектонических нарушений, что в конечном итоге способствует повышению достоверности инженерно-геологических прогнозов условий эксплуатации разведуемого месторождения,

— в подземных выработках близкого сечения мощность техногенных зон пониженных и повышенных, а также «естественных» напряжений (в зонах, не затронутых технологией проходки) зависит от неоднородности массива, состава и структурно-текстурных особенностей пород и руд, степени их трещиноватости, мощности тектонических нарушений, величины пустот выщелачивания и характера литологических контактов.

ГЛАВА 3. ПЛИКАТИВНАЯ ТЕКТОНИКА, ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И ИНТЕНСИВНОСТЬ

ТЕХНОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Влияние интенсивности проявления пликативной тектоники

на формирование напряженно-деформированного состояния,

дробление пород в пределах зон тектонических

нарушений и их водопроводимость

В настоящее время накоплен значительный экспериментальный материал, свидетельствующий о сложном характере распределения напряжений в массиве пород. Вместе с тем закономерности изменчивости поля напряжений изучены недостаточно, что сказывается на достоверности инженерно-геологических прогнозов, особенно на рудных месторождениях, приуроченных к самым разнообразным по возрасту горно-складчатым регионам.

При оценке напряженного состояния массивов горных пород на рудных месторождениях важны не только региональные значения напряжений (для различных горно-складчатых регионов), но и поля напряжений, связанные с локальными тектоническими структурами (складками, разломами и др.), влияние которых на величину и характер распределения естественных напряжений на отдельных участках массива пород может оказаться определяющим.

Так, например, для древней антиклинальной структуры Урала, состоящей в основном из изверженных пород, характерна величина напряжений, недостаточная для образования глинистой составляющей («глинки трения») заполнителя тектонических нарушений. Поэтому разломы Урала, имеющие в основном щебенчатый заполнитель, водопроницаемы.

В то же время, на месторождениях Заилийского Ала-Тоо, приуроченных к наиболее молодой из существующих — Альпийской зоне складчатости, разломы закальматированы «глинкой трения» различной мощности и водонепроницаемы.

Напряженное состояние массива горных пород обусловлено не только гравитационными, но и в значительно большей степени тектоническими силами, действовавшими на массив на разных этапах рудных месторождений, абсолютное большинство которых приурочено к горно-складчатым регионам различного геологического возраста.

При этом тектоническое силовое поле отличается от гравитационного значительно большей сложностью в связи с крайней изменчивостью проявления складчатых процессов различного порядка как в пространстве, так и во времени.

Основная задача оценки напряженного состояния массива пород на рудном месторождении состоит в том, чтобы установить общие закономерности его изменения, оценить вариации изменения компонентов поля напряжений и установить их причины, дать прогноз изменения параметров поля напряжений с глубиной и по простиранию при проходке горных выработок.

Так, например, оценка компонентов поля напряжений в отдельных элементах пликативной тектоники большинства рудных месторождений горно-складчатых регионов показывает, что горизонтальные составляющие сжимающих напряжений существенно превышают вертикальные. Такой вывод наиболее актуален для рудных месторождений с крутопадающей разрывной тектоникой, так как он позволяет оценить состояние заполнителя разломов и устойчивость последних в горных выработках.

Особенности формирования напряженно-деформированного

состояния в пределах техногенных зон, его оценка в процессе

лабораторного моделирования техногенного выветривания

Рудные месторождения горно-складчатых областей характеризуются высокой изменчивостью состояния и свойств самих массивов пород или их отдельных участков. Такая изменчивость обусловливается интенсивным проявлением складчатой и разрывной тектоники различного порядка.

В связи с этим существенно возрастает значимость получения наиболее достоверных результатов оценки напряженного состояния массива пород экспериментальными методами. При этом необходимо учитывать, что достоверность определения напряженного состояния пород массива акустическим методом — наиболее мобильным и высокопроизводительным, связана с оценкой степени влияния трещиноватости пород на скорость упругих волн.

Решение этой задачи применительно к оценке напряженного состояния массива пород в техногенных зонах, прилегающих к горным выработкам, вдвойне актуально. Одна из важных задач инженерно-геологических исследований — оценка техногенных процессов, возникающих и активно развивающихся вокруг выработок в районах, осложненных проявлением искусственной трещиноватости различной интенсивности, с наличием техногенной зоны опорного давления, где показатели напряженного состояния часто выше показателей массива, не затронутого влиянием проходки самой выработки.

Использование методики И.А. Турчанинова позволяет определить вертикальные и горизонтальные составляющие напряженно-деформированного состояния как в «естественном» массиве, так и в зонах влияния проходки выработки.

Так, например, для руд различного состава (халькопирит-сфалеритового, сфалерит-галенитового, халькопирит-пиритового), а также различного технологического типа (полосчатые, массивные, вкрапленные) Малеевского месторождения Рудного Алтая вертикальная составляющая напряженного состояния вне зоны влияния выработок оказалась равна , для порфиритов — , для кремнистых алевролитов — . В среднем вертикальная составляющая для всех типов пород и руд на исследованном участке месторождения равняется .

Горизонтальная составляющая напряженного состояния для руд вне зоны влияния выработок равняется , для порфиритов — , для кремнистых алевролитов — . В среднем горизонтальная составляющая всех типов пород и руд на исследованном участке месторождения равна .

Наименьшие значения величин горизонтальных и вертикальных составляющих напряженного состояния приурочены к техногенным зонам повышенной трещиноватости (зонам разгрузки), а в техногенных зонах пониженной трещиноватости (зонах опорного давления) величины этих составляющих практически равны величинам зон «естественного» массива или могут быть незначительно ниже или выше тех.

Таким образом, анализ приведенных выше результатов дает возможность заключить, что на исследуемых глубинах Малеевского месторождения, участки которого приурочены к моноклинально падающему крылу синклинальной складки и контакту с сульфидными телами, горизонтальные составляющие напряженного состояния выше вертикальных.

Изучение состояния и акустических свойств керна вместе с анализом кривых каротажа и прозвучивания подземных скважин показало, что с определенной долей достоверности можно не только выделить техногенные зоны вокруг выработок, но и оценить поле напряжений.

Поскольку один из параметров (длина) одиночных выработок, где проводились акустические исследования, во много раз превышает два других, объемная задача по вычислению компонента поля напряжений может быть сведена к плоской, т.е. к рассмотрению составляющих напряжений вокруг поперечного сечения выработки.

Полученные результаты показывают, что степень равномерности начального поля напряжений определяет размеры зоны влияния выработок, в данном случае — выработок сводчатого сечения.

Так, например, вертикальная составляющая поля руд, порфиритов и кремнистых алевролитов в зоне пониженных напряжений в 1,5 — 1,6 раза ниже, чем вне зоны влияния выработок, а горизонтальная составляющая — в 1,7 — 1,9 раз, исключая участки, примыкающие к тектоническим нарушениям. В зоне повышенных напряжений величины горизонтальных и вертикальных составляющих близки к компонентам напряжений вне зоны влияния выработок. Для участков изверженных пород (порфиритов) они в 0,1 — 0,2 раза выше, а для осадочных (алевролитов) и руд — в 0,1 — 0,2 раза ниже, чем в «естественном» массиве.

Определение деформационных показателей по образцам, отобранным в подземных скважинах в тех же интервалах, в которых была определена скорость продольных и поперечных волн в массиве, позволило сравнить динамический модуль упругости и коэффициент Пуассона, полученные при ультразвуковых измерениях в массиве, в том числе и в зонах техногенного влияния выработки, со статическими показателями, определенными при лабораторных испытаниях. Сравнительные данные подтверждают выводы, полученные рядом исследователей [1], согласно которым динамический модуль упругости в массиве всегда больше статического. При этом максимальный разброс значений наблюдается в зоне разгрузки над выработкой, минимальный — в зоне повышенных напряжений.

При пересечении выработкой тектонического нарушения общая мощность техногенных зон достигала 8 — 10 м в зависимости от мощности зон дробления последнего.

Результаты определения величин продольных волн в образце и массиве показали высокую сходимость благодаря тому, что они устанавливаются по первому вступлению, которое, как правило, четко фиксируется на экране прибора УК-10П, используемого при определении данного показателя как в массиве, так и в образце.

Методы оценки напряженно-деформированного состояния

в пределах техногенных зон в массиве с характеристикой его

при моделировании процесса техногенного выветривания

Способы определения естественных напряжений в массиве горных пород, в окрестностях выработок и в целиках по физическим принципам, на которых они основаны, подразделяются на [20]:

— способы, в основе которых лежит оценка параметров различных технологических процессов горного производства, изменяющихся в зависимости от степени естественной напряженности массива,

— деформационные способы, в основе которых лежит измерение деформаций пород с последующим вычислением действующих напряжений,

— компенсационные способы определения действующих напряжений в массиве горных пород, заключающиеся в первоначальном снятии и последующем искусственном восстановлении напряжений на участке массива,

— геофизические способы измерения напряжений в массиве горных пород, которые основаны на взаимосвязи параметров различных искусственно наводимых физических полей с естественным напряженным состоянием.

Авторами использовались и рекомендуются геофизические способы, отличающиеся, как правило, высокой мобильностью и производительностью. Кроме того, параметры напряженного состояния, получаемые этими методами, обычно характеризуют существенно большие объемы массива по сравнению с методами других групп.

Среди геофизических способов, использованных авторами, наиболее полно разработан импульсный ультразвуковой метод измерения напряжений. Он основан на взаимосвязи сейсмических характеристик (скорости и затухания упругих волн, возбуждаемых в массиве) с напряженным состоянием горных пород. Для количественной оценки напряжений в породном массиве используют эффект скоростной анизотропии пород при их нагружении. Сущность этого эффекта состоит в том, что для большинства пород с возрастанием давления увеличивается скорость упругих продольных волн. При этом рост скорости происходит по тому же направлению, что и увеличение нагрузки, тогда как в других направлениях эти изменения весьма незначительны [13].

Для количественной интерпретации результатов измерений проводят лабораторные определения скоростной анизотропии на образцах пород, отобранных в точках измерения в массиве, и строят градуировочные графики (рис. 4). В натурных условиях в зависимости от неоднородности массива измерения ведут на частотах около 100 КГц по схеме прозвучивания в трех подземных скважинах. Для измерений в массиве и лабораторных условиях используют переносные ультразвуковые дефектоскопы с автономным питанием, где продольная волна фиксируется по первому вступлению, что обусловливает высокую сходимость результатов исследований.

H = 3,2 м

Рис. 4. График зависимости распространения скорости

продольной волны от напряжения

На каждом месторождении с отличными от других геолого-структурными характеристиками определение оптимальной базы прозвучивания массива пород между скважинами необходимо проводить отдельно. Для этого выбираются расходящиеся по глубине подземные скважины одного диаметра, расположенные в однородных породах. При этом базы предполагаемого прозвучивания должны изменяться от минимальной величины, например 0,2 м, до максимальной, например 4 м. Проверка однородности пород, прозвучиваемых в массиве, осуществляется установлением равенства скоростей продольных волн в образцах, отобранных в точках прозвучивания по глубине расходящихся скважин. Так, в результате аналогичных работ на полиметаллическом месторождении Малеевское (Рудный Алтай) было установлено, что оптимальная база прозвучивания между скважинами для массива пород данного месторождения составляет 45 см.

Расстояние между приемником и излучателем при профилировании горизонтальных скважин составляло 20 см, шаг инженерно-геологического опробования керна и шаг акустических замеров равнялись 80 см, что определялось детальностью исследований при решении поставленных задач по изучению процесса техногенного выветривания в техногенных зонах. Глубина подземных скважин при этом достигала 12 м, что было обусловлено мощностью техногенных зон в условиях пересечения тектонических нарушений различного порядка выработкой.

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ СОСТАВА ПОРОД И РУД

НА ИХ СВОЙСТВА ПРИ ТЕХНОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Влияние петрографических особенностей пород (состав,

структура, текстура, вторичные изменения,

микротрещиноватость) на их свойства

при техногенном воздействии

Физико-механические свойства пород зависят от их минерального состава, структуры, текстуры, вторичных изменений, трещиноватости [4]. Установление зависимости физико-механических свойств пород от перечисленных и других факторов способствует более достоверному прогнозу свойств пород и сокращению объемов инженерно-геологического опробования. Анализ этой зависимости осложняется неоднородностью пород, обусловленной их трещиноватостью, изменчивостью минерального состава и структурно-текстурных особенностей.

Выявление зависимости между физико-механическими свойствами и петрографическими особенностями обычно основано на анализе шлифов, отобранных в различных частях пробы. Такая оценка прочности пород по разведочному керну служит основой прогнозирования свойств пород на месторождениях. В пробе суммарная длина образцов керна, испытываемых на разрыв и сжатие классическими методами с учетом требований ГОСТа 21153.0-75 и 21153.7-75, в зависимости от диаметра керна колеблется в диапазоне 150 — 250 см. Количественная петрографическая характеристика в пределах таких проб существенно меняется, особенно для вмещающих пород рудных месторождений, где наблюдается крайне неравномерное проявление вторичных процессов. Коэффициент вариации при подсчете среднего значения показателя прочности непосредственно рудовмещающих пород достаточно часто превышает 30%. Поэтому распространение на всю пробу установленных лишь для ее определенных частей количественных взаимоотношений между компонентами петрографического состава, а также между петрографическими особенностями пород и их прочностными свойствами достаточно условно.

Чтобы выявить влияние петрографических особенностей и микротрещиноватости пород на их прочность при разрыве, авторами была использована специальная методика, позволяющая свести к минимуму влияние неоднородности и анизотропии породы в пробе (ГОСТ 21153.4-75).

Исследования предусматривали разрыв образца с двумя плоскопараллельными гранями высотой 20 мм методом раскалывания соосными клиньями по двум взаимно перпендикулярным направлениям, а для осадочных пород — параллельно и перпендикулярно слоистости (сланцеватости, отдельности), и получение по этим направлениям значений прочности при разрыве.

Помимо изучения влияния структурно-текстурных особенностей и микротрещиноватости на прочность пород при раскалывании исследовано качественное влияние этих факторов, которое характеризуется формой линии разрыва. При испытаниях было отмечено, что с увеличением осевой нагрузки на образец, как правило, возрастала извилистость линии разрыва, т.е. проявлялось интенсивное влияние петрографических особенностей (структуры, текстуры, минерального состава, вторичных изменений) и микротрещиноватости на прочность пород при разрыве. Таким образом, степень извилистости линий разрыва различных типов пород, «увязанная» со значениями прочности пород при раскалывании, показывает, насколько важно точно ориентировать образец, чтобы учесть анизотропию породы относительно прилагаемой осевой нагрузки. В противном случае разброс значений при определении прочности на разрыв резко возрастает, т.е. достоверность показателя, характеризующего прочность в заданном направлении, существенно снижается.

Исследования проводились на алевролитах, известняках, сланцах, туфолавах, песчаниках, магнетитовых и железистых кварцитах, кварцевых порфирах, порфиритах и гранитах. При этом по указанной специальной методике изготовлено и исследовано более 200 шлифов.

Особенности методики подготовки пород и руд с целью

определения свойств до и после техногенного воздействия

Результаты определения свойств пород в процессе моделирования техногенного выветривания показывают, что прочностные показатели снижаются крайне неравномерно. Наиболее активно прочность снижается в трещиноватых породах независимо от их генезиса. Несколько меньшее влияние на активность снижения прочности оказывает кислотность растворов, еще меньшее влияние — генезис пород.

При этом снижение прочности как на сжатие, так и на разрыв, установленное в процессе лабораторных исследований, происходит в несколько этапов (3 — 4) в зависимости от нарушенности пород, их состава, а также состава и pH растворов (рис. 5).

I этап — прочность пород, особенно в сильнокислых растворах, снижается до 50 — 60%, причем наиболее активно в трещиноватых и рассланцованных породах. Это связано с тем, что в данный период резко уменьшается величина сцепления по поверхностям ослабления различного генезиса, причем чем больше количество поверхностей ослабления различного генезиса в породе, тем значительнее величина снижения прочности на этом этапе.

Таким образом, снижение прочности пород на первом этапе определяется увеличением трещинной пустотности на 25 — 30%, т.е. ослаблением структурных связей по поверхностям ослабления, изменением характера этих связей. Величина снижения сцепления здесь определяется количеством трещин, их генезисом, составом и мощностью заполнителя.

II этап — прочность пород в сильнокислых растворах снижается на 5 — 10%, причем наиболее активно в породах с карбонатной составляющей. На этом этапе влияние степени трещиноватости на снижение свойств не так заметно, как на первом, что связано с тем, что на этом этапе происходит вынос вещества по трещинам и из кристаллической решетки минералов, т.е. увеличивается межагрегатная пористость на 5 — 7%. Именно этим объясняется снижение прочности на данном этапе.

III этап — прочность пород, даже в сильнокислых растворах, снижается всего на 3 — 5%, что значительно меньше, чем на первых двух этапах. Это связано с тем, что увеличение межагрегатной пористости и трещинной пустотности крайне незначительное — всего на 1 — 2%, а при отсутствии в породе трещин различного генезиса и легкорастворимых минералов увеличения межагрегатной пористости и трещинной пустотности практически не происходит. Это объясняется тем, что во вновь образованных пустотах в зависимости от состава пород и растворов образуются новые минеральные составляющие. Интенсивность процесса образования новых минеральных образований определяется степенью увеличения трещиноватости пород и межагрегатной пористости.

IV этап — прочность породы резко уменьшается, и происходит разрушение всех ее структурных связей (на 10 — 15%). При этом, если в трещинах или порах не произошло образование новых минералов, процесс разрушения происходит более активно.

Анализ результатов лабораторного моделирования техногенного выветривания, проведенного авторами, позволяет выделить следующие особенности изменения прочностных свойств пород:

— на снижение прочностных, упругих и водно-физических свойств пород максимально влияют кислые растворы (pH = 2,7 — 3,4) сульфатного состава; основную роль в этом случае играет интенсивность проявления природной и техногенной трещиноватости пород; при взаимодействии пород с указанными растворами увеличиваются трещинная пустотность и межагрегатная пористость в максимальной степени, что приводит к увеличению общего числа дефектов в кристаллической структуре и ослаблению структурных связей по поверхностям ослабления,

— характер взаимодействия образцов пород с раствором определяется первичным составом последнего,

— при воздействии кислых растворов на сульфидсодержащие породы, руды и бетон, используемый для крепления неустойчивых участков горных выработок, наблюдается вынос кальция, натрия и магния; в связи с этим участки месторождения, где отмечается выход кислых растворов, необходимо закреплять химически стойким бетоном и проводить гидроизоляционные работы.

По указанной ранее методике определения прочности на разрыв и сжатие на отдельных образцах, имеющих общую контактную поверхность, авторами было проведено определение показателя прочности на разрыв после взаимодействия с растворами различной кислотности (pH = 2,8 — 4,8). После определения прочности на разрыв части цилиндрического образца были склеены, а в местах склеивания были изготовлены прозрачные шлифы по тем же плоскостям, что до взаимодействия с раствором, с целью выявления изменений. Шлифы характеризовали минеральный состав породы после 30 — 35 суток взаимодействия с агрессивным раствором в статическом режиме (замедленной фильтрации) или 60 — 65 суток — в динамическом режиме.

Анализ полученных результатов позволил установить следующие закономерности изменения прочности пород на разрыв после взаимодействия с агрессивными растворами:

— максимальное снижение прочности на разрыв в зоне приложения нагрузки определяется наличием микротрещин различного генезиса и минералов, твердость которых резко отлична от твердости основной массы минералов,

— величина снижения прочности определяется размером, формой и возможным заполнителем микротрещин и пустот, их ориентировкой относительно приложения нагрузки,

— резкое изменение извилистости линий разрыва обусловлено весьма существенным снижением величины сцепления как по микротрещинам, так и по контактам между зернами породообразующих минералов,

— снижение прочности на разрыв также определяется количеством, характером и видом вторичных минералов, образовавшихся после взаимодействия с раствором в зоне испытаний,

— после взаимодействия с активными растворами в зоне приложения нагрузки возникают микротрещины, отсутствовавшие на этих участках породы до взаимодействия с раствором и определяющие величину снижения ее прочности.

Результаты изучения механизма изменения прочности различных генетических типов пород при взаимодействии с кислыми растворами непосредственно под нагрузкой позволяют установить следующие особенности (рис. 6):

— интенсивность снижения прочности пород увеличивается в десятки раз при взаимодействии с кислыми растворами непосредственно под нагрузкой: у осадочных пород в 20 — 25 раз, у изверженных — в 12 — 15 раз; у отдельных типов карбонатных пород интенсивность снижения прочности, связанная с растворением, существенно зависит от структурно-текстурных особенностей пород, состава и pH взаимодействующих растворов, наличия искусственной трещиноватости,

— предварительное ступенчатое (25, 50, 60% от разрушающего) нагружение образцов различных типов пород, обусловливающее образование искусственной трещиноватости, увеличивает интенсивность снижения прочности пород в 2 — 6 раз в зависимости от ступени предварительного нагружения,

— изменение величины непосредственного нагружения (10, 20, 30% от разрушающего), обусловливающее изменение сжимающих напряжений в зоне опорного давления, в зависимости от интенсивности проявления пликативной и разрывной тектоники на участках проходки горных выработок в горно-складчатых регионах увеличивает интенсивность снижения прочности пород в 5 — 10 раз,

— результаты проведенных исследований подтвердили принцип Рикке, согласно которому упругий материал, подверженный воздействию какого-либо растворителя в зоне сжимающего напряжения, растворяется активнее в области максимального напряжения, а продукты растворения мигрируют в область с минимальным напряжением.

— порфирит, — песчаник, — известняк

Рис. 6. Изменение прочности пород на сжатие и разрыв

при взаимодействии с растворами непосредственно

при нагружении от pH

Таким образом, метод физико-механических испытаний частично обработанных образцов полуправильной формы (ГОСТ 21153.4-75) позволил применить специальную методику, позволяющую установить качественное и количественное влияние структуры, текстуры, минерального состава, вторичных изменений и трещиноватости различного генезиса на прочность пород на разрыв при ее определении до и после взаимодействия пород с растворами различного химического состава и pH.

Методы контроля изменения состояния и свойств пород

при техногенном воздействии (спецпетрографические,

рентгеноскопические, акустические,

радиоэлектронная микроскопия)

Исследования методом растровой электронной микроскопии (РЭМ) дают возможность выявлять изменения в микростроении (петрографических особенностях, в том числе поровой и трещинной пустотности, и микротрещиноватости) скальных пород при их взаимодействии с растворами различного химического состава и кислотности. Увеличение в 1000 раз, получаемое на растровом электронном микроскопе, позволяет решать такие задачи.

Авторами был проведен ряд исследований в этой области, в том числе сравнительный анализ образцов, подвергавшихся взаимодействию различной длительности с растворами и не подвергавшихся вовсе. Эти исследования позволили оценить влияние рудных растворов на изменение трещинной и поровой пустотности и минерального состава пород во времени и при различных режимах взаимодействия (динамическом и замедленной фильтрации). Исследовавшиеся образцы имели техногенные трещины, образовавшиеся в ходе бурения керна и при раскалывании цилиндрических плашек, поэтому, чтобы исключить или оценить техногенное влияние при подготовке образцов были также отслежены изменения микростроения и минерального состава пород в каждом образце от края к центру. Для решения этой проблемы была разработана специальная методика подготовки образцов пород для исследований до и после взаимодействия с раствором (см. выше) [2].

Использование метода испытаний частично обработанных образцов полуправильной формы (ГОСТ 21153.4-75) в исследованиях процесса техногенного выветривания позволило разработать методику специальных петрографических исследований. Эти исследования дают возможность установить качественное и количественное влияние петрографических особенностей пород на их прочность до и после взаимодействия с растворами различного химического состава и кислотности. Эта методика дает также возможность эффективно использовать и другие современные методы, например, растровую электронную микроскопию.

Основная задача метода рентгеноскопии при исследовании процесса техногенного выветривания в комплексе с РЭМ — изучение минеральных новообразований, оказывающих влияние на величины трещинной и поровой пустотности и, соответственно, на прочностные свойства пород после их взаимодействия с растворами различного химического состава и pH.

Акустические методы позволяют оценить техногенное влияние не только в образце, но и в массиве. В исследованиях массива, проведенных авторами, они позволили выявить техногенную зональность и количественно оценить показатели напряженного состояния пород (см. рис. 1). При лабораторном моделировании процесса техногенного выветривания акустические методы позволяют достоверно оценить искусственную трещиноватость, образовавшуюся в образцах пород и руд при предварительном нагружении, моделирующем техногенную зональность.

При этом немаловажное значение использование акустических методов имеет при оценке величин перераспределенного напряженного состояния пород в техногенных зонах при моделировании процесса взаимодействия рудничных растворов с породой непосредственно под нагрузкой.

Таким образом, использование различных методов контроля за изменением свойств и состоянием пород при изучении техногенного влияния на них может быть наиболее эффективным. Применив акустические, специальные петрографические методы, а также методы растровой электронной микроскопии и рентгеноскопии, авторы установили, что основными факторами снижения прочности различных генетических типов пород и руд являются природная и искусственная трещиноватость, ее интенсивность и ориентировка относительно постоянно действующей нагрузки. Последний фактор немаловажен, поскольку раскрытие трещин под действием нагрузки способствует более активному проникновению растворов, их взаимодействию с породой и, как следствие, снижению величины сцепления и угла внутреннего трения по поверхностям ослабления различного генезиса, определяющим величину прочности пород.

ГЛАВА 5. ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

ПРИ ТЕХНОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ С ОЦЕНКОЙ ВЛИЯНИЯ МИКРОФЛОРЫ,

КИСЛОТНОСТИ ВОД И РЕЖИМА ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ПОРОДАМИ

Формирование химического состава и кислотности подземных

вод на сульфидных месторождениях при техногенном

воздействии

Совокупное воздействие различных природных и техногенных факторов в районах горных выработок, в том числе на сульфидных месторождениях, вызывает изменение состава и кислотности подземных вод, увеличивая их агрессивность не только по отношению к горным породам и рудам (изменяя их физико-механические свойства и снижая их устойчивость), но и к горно-техническому оборудованию. Эти процессы осложняют условия эксплуатации горных предприятий, а дренаж кислых вод оказывает отрицательное воздействие на окружающую природную среду и, в частности, на геоэкологические условия горно-добывающего района. Оно может проявляться при влиянии шахтных вод на поверхностные при неполной защите последних.

Как показали исследования на рудных месторождениях, агрессивные рудничные воды по составу представлены двумя типами — щелочными и кислыми. Первые приурочены, как правило, к месторождениям, генетически связанным со щелочными магмами, и в сравнении с кислыми рудничными водами встречаются редко. Поэтому в данной работе рассматриваются в основном кислые рудничные воды, широко распространены и формирующиеся практически на всех месторождениях сульфидных руд.

Кислые рудничные воды представляют собой одно из наиболее ярких техногенных образований, имеющих жесткую пространственно-временную привязку.

Рудничные воды образуются с началом эксплуатации месторождения, их состав формируется в условиях комплексного изменения состояния горного массива. Схематически этот ряд (по В.З. Рубейкину) можно представить следующим образом: извлечение полезного ископаемого водоотбор из горных выработок понижение статических уровней подземных вод образование депрессионной воронки рост действительных скоростей перемещения подземных вод к центру воронки аэрация массива осушенных пород (естественная и принудительная) дробление и «ослабление» горного массива активизация гипергенных процессов образование новых по составу типов подземных и поверхностных вод активизация микробиологических процессов окисления сульфидов окисление и разложение рудо- и породообразующих минералов.

Анализ многочисленных данных показывает, что при прочих равных условиях особо агрессивные рудничные воды формируются при разработке медно-колчеданных, медно-полиметаллических и полиметаллических месторождений. Они обнаружены на Урале, Рудном Алтае, Дальнем Востоке, в Красноярском крае и Киргизии. Такие воды выделены В.И. Вернадским в самостоятельный класс в его систематике природных вод.

Процесс образования кислых рудничных вод изучен на сегодняшний день недостаточно полно, хотя теоретические основы и описание их приводятся в многочисленных публикациях. Систематизация имеющихся материалов позволяет заключить, что наиболее полные сведения относятся к уже сформировавшимся кислым рудничным водам.

К сожалению, эти воды привлекали внимание гидрогеохимиков и инженеров-геологов лишь на завершающих стадиях формирования состава, т.е. максимальной агрессивности, когда начинали затруднять добычу, причиняя горно-рудному производству серьезный материальный ущерб.

Как показал анализ материалов, состав рудничных вод на промежуточных стадиях их формирования от начала разработки месторождения практически не изучен: фактические данные приводятся редко и плохо сопоставимы, не обеспечены методически и весьма слабо поддаются интерпретации. Опубликованные фактические данные однозначно свидетельствуют о том, что разработка сульфидных месторождений, т.е. нарушение природных условий, обусловливает формирование подземных вод аномального состава — в нашем случае кислых рудничных вод.

В течение первых 7 — 10 лет состав вод изменяется постепенно, а характер и интенсивность этих изменений определяются конкретными условиями месторождения (составом и состоянием полезного ископаемого и вмещающих его пород, структурно-тектоническими и гидрогеологическими условиями месторождения, его положением в определенной ландшафтно-климатической зоне).

Фактический материал, полученный на эксплуатируемых сульфидных месторождениях указанных горно-складчатых регионов, показывает, что, выделяясь резко аномальным составом на общем гидрогеохимическом фоне, рудничные воды в пределах самого месторождения чрезвычайно разнообразны по составу, который очень часто в одной и той же выработке, на расстоянии в один или несколько метров меняется от ультракислого сульфатного до нейтрального или слабощелочного. Это дает возможность хотя бы косвенно проследить связь между составом рудничных вод и особенностями преобразования породо- и рудообразующих минералов, с которыми эти воды связаны. Правда, в этом случае достаточно сложно оценить роль времени взаимодействия в системе «вода-минерал» или «вода-порода».

Кислые сульфатные рудничные воды — продукт окисления и разложения рудообразующих сульфидов. В определенных условиях в процесс интенсивного сернокислотного окисления и разложения вовлекаются и значительные объемы непосредственно рудовмещающих пород. При этом состав рудничных вод достаточно четко отображает активность и глубину взаимодействия их с рудой и рудовмещающими породами. К сожалению, пока этот вопрос в гидрогеохимии самостоятельно не рассматривался, хотя косвенные данные в некоторой степени позволяют обозначить его отдельные стороны [11]. Еще раз следует отметить, что вышесказанное относится к тем месторождениям, в структуре которых карбонатные породы отсутствуют или развиты очень ограниченно.

Таким образом:

— величина pH кислых рудничных вод не может быть единственным показателем агрессивности этих вод по отношению к рудо- или породообразующим минералам,

— степень окисления руды может быть выражена уровнем содержания в рудничных водах главных рудообразующих элементов, эти показатели, кроме того, находятся в тесной корреляционной связи с величиной pH рудничных вод,

— степень разложения рудных минералов выражается содержанием в рудничных водах комплекса элементов, входящих в состав рудных минералов в виде акцессорных и изоморфных примесей и не зависящих от величины pH этих вод.

Указанные положения подтверждаются большим фактическим материалом по конкретным рудным месторождениям, собранным при участии В.З. Рубейкина и Г.Д. Волкова (1983), много лет постоянно сотрудничавших с В.И. Кузькиным при проведении лабораторных и полевых исследований по проблеме техногенного выветривания в горных выработках. Приведенные положения справедливы и для рудовмещающих алюмосиликатных пород при условии, что количества рудничных вод достаточно для того, чтобы они могли распространяться за пределы рудных тел. Особенностью состава таких кислых рудничных вод следует считать преобладание катионов алюминия, железа, магния и марганца, соотношение между которыми (в % экв.) зависит от минералогического состава рудовмещающих пород. Глубокое разложение породообразующих минералов часто фиксируется появлением в рудничных водах резко аномальных содержаний редких и рассеянных элементов таких, как цирконий, галлий, бериллий, ванадий, олово и др., связанных металлогенической специализацией данной территории (по данным В.З. Рубейкина).

В обобщенном виде приведенный ранее схематический ряд рудничных вод на разных стадиях их формирования, предложенный В.З. Рубейкиным при изучении процесса техногенного выветривания как в полевых, так и в лабораторных условиях, достаточно обоснован и подтвержден практикой.

Разнообразие и специфика рудовмещающих горных пород отображаются в микрокомпонентном составе рудничных вод на конечной стадии их формирования.

Влияние кислотности подземных вод (с микрофлорой и без нее)

на интенсивность процесса техногенного выветривания

(растворение и «расклинивающий эффект»)

Наиболее отчетливо влияние кислотности подземных вод на снижение прочности пород наблюдается при моделировании процесса техногенного выветривания под общей непосредственной нагрузкой (10 — 20 — 30% от разрушающей) при pH растворов .

Изменение общей непосредственной нагрузки при проведении эксперимента обусловлено моделированием техногенной зоны опорного давления в подземных горных выработках для различных участков рудных месторождений в горно-складчатых регионах. Проявление пликативной и дизъюнктивной тектоники разного порядка при проходке горных выработок приводит к перераспределению горного давления в данной техногенной зоне в достаточно широких пределах, что подтверждено результатами исследований (см. гл. 3). Выбор агрессивных растворов при взаимодействии с породами обусловлен тем, что на исследованных участках преобладает колчеданное оруденение, при этом образцы пород пронизаны пирит-халькопиритовыми прожилками.

Проведенные исследования интенсивности снижения прочности пород непосредственно при нагружении и без предварительной нагрузки показывают, что механизм и природа изменения прочности для осадочных (с растворимой минеральной основой) и для изверженных (с кварц-полевошпатовой минеральной основой) пород принципиально отличны. В первом случае основное значение имеет процесс растворения минералов, входящих в структурную решетку породы, во втором — интенсивность трещиноватости, по которой проникают агрессивные растворы, снижающие величину сцепления по поверхностям трещин.

Образцы подвергались предварительному нагружению для оценки влияния искусственной трещиноватости на изменение прочности пород при взаимодействии с агрессивными (pH = 1,7 — 2,3) растворами непосредственно при нагружении. Ввиду того, что генетические типы пород имеют различный показатель хрупкости, обусловливающий в процессе буровзрывных работ возникновение различного количества искусственных трещин, предварительное нагружение образцов пород проводилось ступенчато: 25, 50 и 60% от разрушающей нагрузки.

Максимальное влияние интенсивность искусственной трещиноватости при непосредственной нагрузке оказывает на прочность изверженных пород (порфиритов, порфиров). Так, например, если при проведении эксперимента без непосредственного нагружения, но с предварительной нагрузкой образец порфирита сохранял остаточную прочность, равную 30 — 50%, на 5 — 10 суток (в зависимости от величины предварительной нагрузки), то при моделировании процесса непосредственно под нагрузкой за это же время (в зависимости от величины предварительной нагрузки) образец полностью терял свою несущую способность (pH = 1,5 — 1,7 ). Показатель хрупкости образца порфирита после взаимодействия с раствором достиг минимума, и данная изверженная порода при определении прочности достаточно часто подвергалась смятию.

В изверженных породах без природных трещин при изменении их прочности превалирующее значение имеет наличие искусственных микротрещин. Снижение величины сцепления и угла внутреннего трения по искусственным микротрещинам связано с активным увеличением трещинной пустотности образца под действием постоянной нагрузки. Это способствует резкому снижению прочности породы в первые же сутки взаимодействия с раствором. При наличии наряду с искусственной трещиноватостью видимых природных трещин, особенно выполненных пиритом с халькопиритом, происходит активный процесс растворения рудных минералов. В случае малого количества искусственных микротрещин превалирующее значение имеют эти видимые природные трещины, определяющие снижение прочности породы в процессе ее взаимодействия с агрессивными растворами (pH = 1,5 — 1,7).

Определенные особенности снижения прочностных свойств в указанных параметрах моделирования процесса наблюдаются у известняков. В начале взаимодействия с агрессивными растворами прочность пород как на сжатие, так и на разрыв, снижается интенсивно, затем резко замедляется, что обусловлено кальматацией трещин вновь образованными минералами, выделениями их по поверхности образца пород в целом (см. рис. 5).

При взаимодействии пород с кислыми растворами в различных режимах (динамическом, замедленной фильтрации) с предварительным нагружением и без него, как правило, в начальный период взаимодействия резко снижается прочность. Сопоставление кривых изменения прочности пород с химическими анализами растворов показало, что между снижением прочности и выходом в раствор компонентов выщелачивания нет прямой зависимости. Поэтому причина резкого снижения прочности пород в начальный период взаимодействия их с растворами не получила достаточно аргументированного объяснения. Можно предполагать, что на прочностные характеристики пород в этот период взаимодействия оказывает влияние некоторый дополнительный фактор, роль которого в последующем снижается. Из теории процессов на поверхностях раздела твердой и жидкой фаз, в частности, следует, что водные растворы солей с концентрациями менее 0,1 М, взаимодействуя с микрокристаллами, способны увеличивать расстояние между ними (С.С. Ваюцкий, 1975). Речь идет о так называемом расклинивающем давлении, впервые открытом, изученном и измеренном Б.В. Дерягиным (1935 г.).

Экспериментальная проверка данного предположения, проведенная авторами, заключалась в следующем. Однородные образцы хрупкой высокомодульной породы были подвергнуты предварительной нагрузке (25% от разрушающей) с целью создания искусственной трещиноватости. Затем образцы керна поместили в растворы солей щелочных металлов: CsCl, KCl, NaCl, LiCl и после 20-дневного взаимодействия определили их прочность.

Анализ результатов показывает, что наименьшая прочность оказалась у образцов, взаимодействовавших с растворами литиевых солей. Можно также констатировать определенное соответствие последовательности снижения прочности образцов, выдерживавшихся в солевых растворах различных щелочных металлов, порядку уменьшения атомных масс и соответственно, ионных радиусов этих металлов [7].

На рудных месторождениях при наличии подземных горных выработок с техногенными зонами расклинивающий эффект будет иметь место не только на участках рудных тел совместно с процессом выщелачивания, но и вдали от рудных тел, где процесс техногенного выветривания протекает наименее активно и присутствуют в основном нейтральные подземные воды.

Результаты проведенных исследований отражают именно расклинивающий эффект, проявление которого будет наиболее активно при взаимодействии пород с растворами солей, характеризующихся минимальным ионным радиусом. Именно размеры сольфатной оболочки являются главным фактором, с которым связано проявление расклинивающего эффекта в тонких трещинах, в том числе разноориентированных искусственных, возникших в породах в результате буровзрывных работ в техногенных зонах на контуре подземных горных выработок.

Особенности влияния режима взаимодействия подземных вод

на интенсивность процесса техногенного выветривания

Активность проявления техногенного влияния, в том числе и техногенного выветривания, при разработке сульфидных месторождений, особенно подземным способом, определяется в первую очередь геолого-структурными природными условиями: интенсивностью проявления дизъюнктивной и пликативной тектоники, степенью раздробленности пород, разнообразием сульфидных минералов и особенностями их расположения в массиве, разнообразием проявления вторичных процессов, изменяющих свой минеральный состав, а следовательно, и физико-механические свойства.

Цель лабораторного вещественного моделирования — количественная и качественная оценка степени влияния различных факторов на процесс техногенного выветривания для учета их в дальнейшем при его прогнозе. Необходимым условием реализации моделирования служит доказательство подобия выбранной модели и оригинала. Доказательство базируется на разработанных применительно к процессу техногенного выветривания критериях подобия вещества, структурного подобия модели и оригинала, теплового, гидродинамического и геологического подобия [8].

Необходимо отметить, что авторами лабораторное моделирование процесса техногенного выветривания проводилось как в динамическом режиме взаимодействия с растворами, так и в статическом режиме или режиме замедленной фильтрации, который характеризует процесс техногенеза на малых глубинах.

Сравнение результатов изменения прочности пород на сжатие и разрыв во времени в динамическом режиме и режиме замедленной фильтрации при прочих равных условиях (идентичности химического состава и pH-растворов, ступеней предварительного нагружения, генезиса пород и руд, интенсивности природных трещин, формы и размеров образцов) показывает, что интенсивность снижения прочности в первом случае всегда выше, чем во втором.

Моделирование техногенного выветривания при различных режимах взаимодействия с растворами позволило рассмотреть механизм данного процесса с позиций механики скальных пород, основываясь на сравнительном анализе прочностных свойств изверженных, осадочных и метаморфических пород с различной интенсивностью природной и искусственной трещиноватости до и после их взаимодействия с растворами разного химического состава и кислотности.

Авторами была оценена достоверность результатов, полученных при изучении свойств пород в обоих режимах их взаимодействия с растворами в процессе моделирования техногенного выветривания. Высокая достоверность результатов, проведенных исследований была достигнута за счет использования целого комплекса методов оценки твердой и жидкой фаз (геомеханических, геофизических, растровой электронной микроскопии, рентгеноскопии, специальных петрографических, геохимических). В связи с этим полученные данные об изменениях минерального состава, структуры и трещиноватости пород можно считать достаточно точными.

ГЛАВА 6. ОБВОДНЕННОСТЬ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ОЦЕНКУ

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПРИ ТЕХНОГЕННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Обводненность техногенных зон на участках разломов

с учетом их зональности

Обводненность горных выработок на рудных месторождениях, т.е. величина водопритока и ее изменение во времени зависит:

— от наличия источника питания подземных вод, количества водных ресурсов, изменчивости или постоянства их во времени,

— от водопроводимости пород, перекрывающих полезное ископаемое.

Низкая водопроводимость отложений препятствует питанию подземных вод, что снижает водопритоки в горные выработки. Хорошо водопроницаемые породы создают благоприятные условия питания, и срабатываемые естественные запасы подземных вод восполняются, что приводит к формированию повышенных величин водопритоков.

Большая роль в обводнении горных выработок в массивах и их деформаций в период освоения и эксплуатации принадлежит тектоническим нарушениям различного порядка, особенно локальным разломам, сериям трещин без смещения пород. Они обусловливают повышенную линейную водопроводимость пород на фоне слабопроницаемых или почти монолитных массивов.

В самой тектонической зоне, особенно на участке дробления, породы обладают хаотической проницаемостью. Это связано с тем, что величины напряженного состояния в различных частях горно-складчатого массива, сложенного различными по составу породами, существенно изменяются. В одних случаях величина напряженного состояния достаточна для того, чтобы перетереть породу по плоскостям смещения в разломе до глинистого состояния, что кальматирует зону тектонического нарушения, в других — величина напряжений достаточна лишь для доведения пород в зоне разлома до щебенчатого или обломочного состояния. Все это приводит к тому, что зоны водопроницаемости на участках развития разрывной тектоники имеют сложное строение как по простиранию, так и по глубине.

Так, например, регион Урала является древней складчатой структурой, характеризующейся сравнительно небольшими величинами напряженного состояния. Это обусловило то, что в большинстве тектонических нарушений зоны дробления выполнены глыбово-щебенчатым заполнителем, что делает эти разломы водопроницаемыми.

Горно-складчатый регион Заилийского Ала-Тоо — молодой горно-складчатый регион, где подвижки по тектоническим нарушениям продолжаются и в настоящее время, причем величины составляющих напряженного состояния здесь значительно выше этих же показателей в Уральском регионе. Поэтому зоны дробления тектонических нарушений Заилийского Ала-Тоо в большинстве своем выполнены глинисто-щебенчатым и глинистым заполнителем, что обусловливает кальматацию разлома как по простиранию, так и по глубине.

Массивы трещиноватых скальных и полускальных пород анизотропны по своим фильтрующим свойствам и в целом слабопроницаемы, вследствие чего вокруг дренирующих горных выработок развиваются сравнительно некрупные депрессионные воронки. В условиях ограниченных площадей инфильтрационного питания в пределах депрессионных воронок и малых естественных запасов подземных вод в трещиноватых скальных и полускальных породах водопритоки не могут формироваться в больших количествах.

Окислительно-восстановительный потенциал на контакте

руда-порода и его влияние на техногенный процесс

Разрушение горных пород и, как следствие, — изменение их физико-механических свойств и состояния самого массива — многофакторный процесс, важнейшим звеном которого выступают физико-химические взаимодействия в системе «вода-порода». Окислительно-восстановительные реакции, лежащие в основе физико-химических взаимодействий, обусловлены переносом электронов в электрохимических системах вод и породы.

В связи с тем что реакции окисления сульфидов идут с выделением энергии, в зоне окисления сульфидных месторождений должно наблюдаться увеличение окислительно-восстановительного потенциала (ОВП).

При этом с учетом данного положения на колчеданных месторождениях с большим развитием дисульфидов значения ОВП должны снижаться более активно, чем на полиметаллических месторождениях. Исходя из указанных теоретических предпосылок, по методике, разработанной [8], возможно определение поверхностного ОВП твердой и взаимодействующей с ней жидкой фаз одновременно с конечной целью — прогноз развития процесса техногенного выветривания в искусственно аэрируемых массивах.

Принципиально новый момент в разработанной методике — интерпретация получаемых величин ОВП. Ранее считалось, что величины ОВП, получаемые при установлении равновесия в системе «горная порода — раствор», относятся к жидкой фазе, а твердая фаза служит только донором (поставщиком) электроактивных (потенциал задающих) элементов. Проведенные экспериментальные исследования с различными типами пород и руд указанных ранее месторождений показали, что такое понимание процесса возникновения ОВП в гальваническом элементе, помещенном в систему «раствор-порода», недостаточно верно. Горные породы (твердая фаза) имеют присущий только им окислительно-восстановительный потенциал, возникающий на поверхности породы при контакте с водой. Соотнося величину данного ОВП с водородной шкалой, возможно, предположительно говорить о потенциале поверхности твердой фазы [8]. Одной из областей применения величины ОВП взаимодействующих фаз можно считать, например, определение и в дальнейшем — прогноз агрессивности вод шахт, карьеров и других горных выработок по отношению к рудовмещающим породам и металлическим конструкциям.

Автор использует результаты экспериментальных исследований по определению ОВП с методическими особенностями интерпретации этих данных, разработанных В.А. Щека (1990 г.). Несмотря на полученные интересные и обоснованные результаты в дальнейшем необходимо принципиальное совершенствование технологической схемы эксперимента.

Проведенные эксперименты позволяют отнести электрохимические показатели (, , ) горных образований и подземных вод к важнейшим параметрам прогноза физико-химических изменений, происходящих в горных выработках. Следовательно, они являются одним из важных параметров при прогнозе техногенного выветривания, возникающего при вскрытии сульфидных месторождений.

Данные исследований ОВП использованы по объектам, для которых проведено лабораторное вещественное моделирование процесса техногенного выветривания (с использованием пород и подземных вод того же объекта). Комплексное использование в лабораторных исследованиях двух методов, прогнозирующих изменения различных показателей процесса техногенного выветривания (в одном случае pH, в другом — ОВП) для конкретных типов руд и пород нескольких участков одного и того же месторождения, повышает достоверность прогноза процесса техногенного выветривания в целом.

ГЛАВА 7. ПРОГНОЗНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ПРОЦЕССА

НА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУЛЬФИДНЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ОБЪЕКТОВ, НЕ СВЯЗАННЫХ С ДОБЫЧЕЙ

(С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА АНАЛОГИИ

И ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ)

Проведение специальных прогнозных инженерно-геологических оценок на сульфидных месторождениях показало, что, как правило, разведуемые месторождения расположены в непосредственной близости от эксплуатируемых (подземным или открытым способом). Они приурочены к одному геолого-структурному блоку, который характеризуется весьма близкими значениями показателей природных факторов, определяющих условия эксплуатации.

В основе специального крупномасштабного типологического прогнозирования на разведуемом месторождении лежат представления о «раздельно-блочном» строении массива. При этом в качестве основных факторов, определяющих сложность инженерно-геологических условий или устойчивость к техногенному воздействию месторождения или его участков, рассматриваются трещиноватость массива, минеральный состав и физико-механические свойства пород и руд, состав, строение и свойства заполнителя тектонических нарушений, обводненность массива пород; НДС массива, ориентировка выработок относительно основных систем трещин [8].

Количественные параметры этих факторов используются в многопараметрических геомеханических классификациях Э. Бенявски (1969, 1989 гг.), Н.С. Булычева (1982 г.), Н. Бартона (1974 г.) и в методе комплексной оценки инженерно-геологических условий отработки месторождений на основе системного анализа (Т.К. Бондарика, В.В. Пендина, 1982 г.). Этот метод и классификации используются при прогнозировании сложности инженерно-геологических условий и устойчивости к техногенному воздействию конкретных рудных месторождений в различных горно-складчатых регионах.

В связи с тем, что вблизи разведуемого месторождения, как правило, находится эксплуатируемое месторождение, особое значение имеет использование для прогнозной оценки сравнительно-геологического метода (метода аналогии). Он позволяет не только использовать количественные параметры природных факторов, но и оценивать техногенные процессы, проявляющиеся на эксплуатируемых месторождениях и изменяющие природные условия и условия отработки объекта в целом.

Изучение техногенных процессов на эксплуатируемых месторождениях показало необходимость техногенного изменения природных факторов таких, как свойства и трещиноватость пород и руд, напряженно-деформированное состояние массива, состав и кислотность подземных вод, обводненность массива в целом и др. Именно в совершенствовании методики количественной оценки указанных факторов, в выявлении степени и характера техногенного влияния на них авторы видят основную перспективу при решении проблемы прогнозирования инженерно-геологических условий рудных месторождений [8].

Различные техногенные процессы возникают не только на рудных месторождениях, но и на гражданских объектах, не связанных с добычей полезных ископаемых (рис. 7). К таким объектам можно отнести, например, Северо-Муйский тоннель и кольцевые тоннели УНК (Протвино). Недостаточная геологическая, а следовательно, и инженерно-геологическая, гидрогеологическая, геоэкологическая изученность обусловили развитие на данных объектах техногенных процессов, значительно осложнивших условия проходки тоннелей. Главным образом это связано с тем, что на предпроектной стадии не были учтены многие количественные показатели. Например, прочность пород, один из основных факторов, определяющих устойчивость подземных тоннелей, была недостаточно достоверно оценена.

Прогнозная инженерно-геологическая оценка, эффективность

и возможности ее использования

Рис. 7

Как показали результаты экспертной оценки указанных объектов, на предпроектной стадии было недостоверно с геолого-структурных позиций изучено состояние ослабленных геодинамических зон. Несмотря на отсутствие агрессивных подземных вод (в отличие от рудных месторождений) в результате отрицательного воздействия проходки состояние ослабленных геодинамических зон претерпели серьезные изменения, что оказало влияние, в том числе и на своды тоннелей. Это сильно затруднило дальнейшую проходку и вызвало дополнительные временные и финансовые затраты.

Эти примеры лишний раз доказывают необходимость получения на предпроектной стадии достоверных сведений о геологических и инженерно-геологических условиях отработки месторождений и эксплуатации объектов, не связанных с добычей полезных ископаемых.

Подобные сведения необходимы для прогнозирования инженерно-геологических условий эксплуатации рудных месторождений и строительства гражданских объектов не только с учетом природных факторов, но и техногенных процессов, что обеспечивает создание блоковой модели объекта с различными инженерно-геологическими условиями отработки [12] и определение необходимых предпроектных данных (рис. 8, 9).

Рис. 8. Прогнозное инженерно-геологическое районирование

месторождения Уконикского

(масштаб 1:1000)

Условные обозначения к прогнозному инженерно-геологическому

районированию Уконикского месторождения

Почвенно-растительный слой

Элювиально-делювиальные отложения

Лейкократовые мелко- и среднезернистые гнейсы. Гранулиты

1. Амфиболит-биотитовые, биотитовые гнейсы. 2. Биотит-амфиболитовые гнейсы

1. Амфибол-биотитовые, биотитовые сланцы. 2. Биотит-амфиболитовые сланцы

Эпидот-пироксен-гранат-амфиболитовая порода-скарны-зоны скарнирования

Лейкократовые граниты, аплиты

Гибридные порфиры

Диабазовые порфириты

Гранодиорит-порфиры

Диоритовые порфириты, кварцево-диоритовые порфириты, лампрофиры

Фельзиты, фельзитовые и кварцевые порфиры

Лейкократовые субщелочные гранит-порфиры

Гигантопорфировидные граниты, гранит-порфиры

Кварц-карбонат-сульфидные жилы и прожилки

Тектонические нарушения

Зоны кварц-карбонат-сульфидной минерализации и гидротермально измененных пород при березитизации, березитов

Геологические границы между возрастными и литологическими разностями пород

Достаточно простые условия

Достаточно сложные условия

Сложные условия

Рис. 9. Геологический разрез по оси Северо-Муйского тоннеля

РЕКОМЕНДАЦИИ

При изучении техногенного воздействия по оценке инженерно-геологических условий эксплуатации рудных месторождений рекомендуются по приведенной методике исследования следующих природных факторов:

— оценка природной и техногенной трещиноватости, ее учет при лабораторном изучении,

— оценка пликативной тектоники как фактора формирования напряженно-деформированного состояния, его учет при лабораторном изучении техногенного процесса,

— особенности влияния состава пород и руд на свойства при лабораторном изучении техногенного процесса,

— оценка изменения химического состава и кислотности подземных вод с целью изучения их влияния на интенсивность техногенного процесса,

— оценка величины водопритоков на изменения инженерно-геологических условий при техногенном воздействии.

Изучение техногенного воздействия на природные факторы как в массиве, так и в лабораторных условиях, позволяет провести прогнозную оценку влияния техногенного процесса на инженерно-геологические условия эксплуатации сульфидных месторождений и объектов, не связанных с добычей полезных ископаемых.

Интенсивность протекания техногенного процесса зависит от способа эксплуатации рудного месторождения, что и рекомендуется учитывать в первую очередь.

I вариант, открытый + подземный способ. При комбинированном способе вскрытия рекомендуется изучение техногенного воздействия на природные факторы (тектонические нарушения, их водопроводимость, состав и свойства пород и руд, изменение состава pH вод) проводить поочередно, с использованием опыта эксплуатации на месторождениях-аналогах. Основная рекомендация изучения техногенного воздействия при комбинированном способе вскрытия — начинать отработку месторождения открытым и подземным способом одновременно, что позволит свести к минимуму активность протекания техногенного процесса и его влияние на факторы, определяющие сложность инженерно-геологических условий эксплуатации или устойчивость массива пород месторождения.

II вариант, открытый способ эксплуатации. При эксплуатации месторождения карьером и оценке техногенного воздействия особое внимание следует уделить водопроводимости тектонических нарушений, изменению состава и pH подземных вод во времени и пространстве, составу и свойствам непосредственно рудовмещающих пород и руд. При наличии месторождений-аналогов использование опыта эксплуатации обязательно.

III вариант, подземный способ эксплуатации. При отработке месторождения подземным способом и оценке техногенного воздействия особое внимание рекомендуется уделить изучению тектонических нарушений, их мощности и степени дробления пород и руд в пределах разломов. Именно мощность тектонических нарушений обусловливает мощность техногенных зон вокруг подземных горных выработок на участке их пересечения. Степень дробления пород и руд в пределах тектонического нарушения определяет его водопроводимость и активность протекания техногенного процесса. При наличии месторождения-аналога использование опыта эксплуатации обязательно.

Рекомендации использования метода аналогии при изучении техногенного воздействия на природные факторы рудного месторождения обусловливаются степенью схожести геолого-структурных особенностей изучаемого месторождения и месторождения-аналога.

В связи с этим рекомендуется использовать несколько вариантов аналогии.

I вариант. Изучаемое месторождение и месторождение-аналог приурочены к одной и той же структуре, т.е. структуре одного порядка и находятся в одном рудном поле. В этом варианте они характеризуются близостью состава пород и руд, разрывной и пликативной тектоникой, гидрогеологическими условиями.

II вариант. Изучаемое месторождение и месторождение-аналог относятся к структурам разного порядка, но характеризуется близостью состава пород и руд, разрывной тектоникой и гидрогеологическими условиями.

III вариант. Изучаемое месторождение и месторождение-аналог относятся к одной мегаструктуре или расположены в пределах одной региональной складчатой структуры. В этом случае рекомендуется в первую очередь искать аналог по составу пород и минерального сырья, а также по интенсивности и характеру разрывной тектоники и гидрогеологическим особенностям.

Использование указанных вариантов аналогии будет определяться различной достоверностью оценки техногенного воздействия, что предопределяет последовательное использование приведенных вариантов, обусловливающих схожесть природных факторов при инженерно-геологической оценке условий эксплуатации рудного месторождения.

Таким образом, приведенные рекомендации и методика изучения техногенного воздействия на природные факторы позволяют достаточно достоверно провести прогнозную оценку инженерно-геологических условий эксплуатации рудного месторождения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Глушко В.Т., Ямщиков В.О., Яланский А.А. Геофизический контроль в угольных шахтах/Наукова думка: Киев, 1978.

2. Кузькин В.И., Волков Г.А., Павлов А.В. Результаты лабораторного моделирования процесса техногенного выветривания на полиметаллических месторождениях//Известия ВУЗов. Геология и разведка, 1987, N 9.

3. Кузькин В.И., Волков Г.А., Щека В.А. К вопросу развития техногенного выветривания на сульфидных месторождениях по результатам экспериментальных исследований/Доклад на Всесоюзном симпозиуме по кинетике и динамике геохимических процессов. Тр. ИЭМ АН СССР. Черноголовка, 1988.

4. Кузькин В.И. Изучение влияния петрографических особенностей на прочность пород при разрыве//Известия ВУЗов. Геология и разведка, 1982, N 4.

5. Кузькин В.И. Оценка инженерно-геологических условий месторождений сульфидных руд горно-складчатых областей на основе анализа тектонических структур и техногенных изменений. Диссерт./ВИМС, 1998.

6. Кузькин В.И., Пантелеев В.М., Волков Г.А., Рубейкин В.З. Влияние гидрогеохимической обстановки на прочностные свойства горных пород некоторых месторождений Зыряновского рудного узла/Тр. ВСЕГИНГЕО и ВИЭМС. Инженерная геология и гидрогеология, 1983.

7. Соболев В.И., Кузькин В.И. Влияние химического состава трещинных вод на прочность скальных пород//Отечественная геология, 1998, N 5.

8. Кузькин В.И., Ярг Л.А., Кочетков М.В. Методическое руководство по изучению инженерно-геологических условий рудных месторождений при разведке/М.: ВИМС, 2001. 153 с.

9. Афанасиади Э.И., Грязнов О.Н., Туман О.М./Инженерная геология, УГГГА, Екатеринбург: 1996. 174 с.

10. Вайтекунас А.К., Кашковский Г.Н., Кузькин В.И., Дончук А.А., Ярг Л.А., Белянин В.И. Методические рекомендации по изучению и прогнозу инженерно-геологических и гидрогеологических условий при разведке месторождений Юго-Западного Алтая. М.: ВСЕГИНГЕО, 1989, 105 с.

11. Воронкевич С.Д. О техногенно-геохимических системах в инженерной геологии//Инженерная геология, 1980, N 5. С. 3 — 13.

12. Каган А.А. Инженерно-геологическое прогнозирование/М.: Недра, 1984. 196 с.

13. Кузькин В.И., Криканов В.Н. Комплексное использование ТФК, АК и кавернометрии для оценки нарушенности массива при инженерно-геологических исследованиях/Матер. техн. научн. совета АН СССР по геофизике. М.: 1989. С. 17 — 19.

14. Кузькин В.И., Кочетков М.В., Ярг Л.А. Техногенное выветривание на рудных месторождениях/М.: Геоинформмарк, 1993. 22 с.

15. Левин А.С. Охрана геологической среды в горно-добывающих районах. Тр. ИГД им. А.А. Скочинского. Кохтла-Ярве: 1991. 320 с.

16. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология месторождений полезных ископаемых/Л.: Недра, 1986.

17. Марков А.Б. Инженерно-геологические особенности тектонитов/Душанбе: изд-во «Дониш», 1977. 172 с.

18. Мойдолбеков Б.Д. Инженерно-геологические особенности дизъюнктивов Ак-Тюзского рудного поля/Диссерт. М.: 1989.

19. Смирнов Б.В. Теоретические основы и методы прогнозирования горно-геологических условий добычи полезных ископаемых по геологоразведочным данным/М.: Недра, 1976. 118 с.

20. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород/Л.: Недра, 1989. 488 с.

21. Шаумян Л.В. Природа физико-механических свойств массивов горных пород/М.: изд-во МГУ, 1988. 192 с.

22. Ярг Л.А. Изменение физико-механических свойств пород при выветривании/М.: Недра, 1974. 140 с.

23. Методические указания к экономическому обоснованию проектов разведочных кондиций на минеральное сырье/МПР РФ, ГКЗ, М.: 1995.

24. Положение о порядке проведения геолого-разведочных работ по этапам и стадиям/МПР РФ, ВИЭМС, 1999.

25. Кузькин В.И., Криканов В.Н. Использование акустических исследований для оценки свойств массива горных пород вблизи подземных горных выработок/Тр. ВИОГЕМ, Белгород: 1985, N 6.

II. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГОРНЫХ РАБОТ

ПРИ РАЗВЕДКЕ

ГЛАВА 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

Рекомендации относятся к гидрогеологической части геолого-разведочного процесса на рудных месторождениях твердых полезных ископаемых.

Предлагаемые рекомендации ориентированы на рудные месторождения, разведуемые с применением горных работ с водоотливом.

Цель гидрогеологических работ при разведке месторождений твердых полезных ископаемых с применением горных выработок — обеспечение предпроектных и проектных решений по способам осушения месторождений, способам и очередности компенсации или предупреждения ущерба от водоотлива. Перечень задач предпроектного гидрогеологического обеспечения следует из директивных документов ГКЗ РФ [2, 7]. Выделяются следующие основные задачи:

— предпроектный и оперативный прогноз притока подземных вод к системам горных выработок,

— прогноз последствий длительного водоотлива из горных выработок и дренажных систем,

— рекомендации по способам отвода и утилизации дренажных вод,

— рекомендации по путям решения водоснабжения будущего горно-рудного предприятия.

Задачи оперативного гидрогеологического обеспечения действующих систем горных выработок (разведочных и эксплуатационных) решаются по правилам, разрешающим специальное водопользование и в соответствии с Основами водного законодательства РФ.

ГЛАВА 2. ОПЫТНО-ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ПРИ ВОДООТЛИВЕ

Опытно-фильтрационные наблюдения при водоотливе (ОФН) рекомендуются как способ съема информации, необходимой для прогнозных расчетов водопритока. Следовательно, ОФН есть способ гидрогеологических опытно-фильтрационных исследований [1].

В комплекс ОФН входят два основных вида наблюдений:

— наблюдения за водопритоком в водоприемной системе,

— наблюдения за уровнем подземных вод за пределами водоприемной системы по сети наблюдательных скважин с поверхности.

Кроме этих основных видов наблюдений при необходимости производятся и другие, например, гидрогеологические — за поверхностными водотоками и водоемами, гидрохимические — за качеством сбросных вод, геокриологические и др. Что касается основных целей ОФН, то необходимой и достаточной является информация о характере и степени возмущения, а также информация о развитии депрессии, которая получается при указанных основных видах наблюдений.

Стационарные наблюдения в водоприемной системе

Наблюдения за режимом водопритока

При развитии водоприемной системы и при ее «сухой» консервации производятся непрерывные с принятой периодичностью наблюдения за общим водопритоком системы.

Цель этих наблюдений: а) получение информации о характере и степени возмущения, необходимой для последующей количественной интерпретации ОФН, б) служебная цель — контроль и оперативное регулирование производительности водоотливной системы (насосы, ставы и т.д.) по фактическому водопритоку.

Измерения общего водопритока чаще всего производятся:

— по производительности насосов,

— по заполнению емкости водоприемников,

— по сливу на поверхности с непрерывной ручной или автоматической регистрацией.

Наблюдения за режимом отдельных водопроявлений

Целью этих наблюдений является получение информации о состоянии осушения массива и источника водопритока. Такую информацию дают периодические измерения расхода, напора или положение уровня отдельных водопроявлений.

Стационарные наблюдения за уровнем подземных вод вне

водоприемной системы

Цель данных наблюдений — получение информации о пространственно-временных изменениях уровня подземных вод под влиянием водоотлива из подземных выработок. В целом эти наблюдения заключаются в прослеживании развития воронки депрессии. Это достигается регулярными с принятой периодичностью замерами уровня подземных вод в наблюдательных скважинах заданного расположения.

Организация, оборудование и поддержание сети

наблюдательных скважин

Общим принципом для определения количества наблюдательных скважин и их размещения в пределах полигона служит равномерный охват депрессионной воронки.

При определении местоположения наблюдательных скважин необходимо руководствоваться тем соображением, чтобы ближние к водоприемным системам наблюдательные скважины не подсекались горными выработками, не выходили из строя, а служили бы весь период действия водоприемной системы.

Количество наблюдательных скважин зависит от схемы их рационального размещения, выраженной в приведенных Рекомендациях.

Поскольку сеть наблюдательных скважин не создается заведомо по одному проекту, определение качества скважин до начала работ не имеет существенного значения. Оно определяется по результатам наблюдений, а необходимость пополнения наблюдательной сети обосновывается при ежегодном проектировании объемов работ геолого-разведочных партий (ГРП). По опыту общее количество наблюдательных скважин в зависимости от размеров и времени действия водоприемной системы изменяется от 10 до 30.

Наблюдения за уровнем подземных вод

Стационарные наблюдения за пределами водоприемной системы включают замеры уровня, температуры подземных вод, отбор проб на различные виды анализа, но основные задачи гидрогеологической разведки решаются на основе информации о возмущенном уровенном режиме обводненного массива.

Одним из существенных вопросов проекта стационарных наблюдений является периодичность замеров. Проектируемая еженедельная или декадная частота замеров уровня обеспечивает необходимую детальность временных графиков уровня. Однако в сложных климатических, ландшафтных условиях, при глубоком залегании уровня обслуживание сетей из десятков наблюдательных скважин становится серьезной работой, требующей оптимизации ее объемов [1].

ГЛАВА 3. ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ОПЫТНО-ФИЛЬТРАЦИОННЫХ РАБОТ

Схематизация водоприемных систем

Схематизация водоприемных систем есть упрощение реального контура горных выработок с приведением их к точечным, площадным и линейным формам, позволяющее воспользоваться математическими моделями фильтрации.

Начальным приемом схематизации является геометризация водоприемной системы. Исходным документом для этого служит план обводненности шахтного горизонта.

Если обводненность горных выработок ограничивается единичными струйными водопроявлениями, то независимо от конфигурации горных выработок водоприемная система представляется в виде точечных или группы точечных возмущений.

Групповыми точечными возмущениями представляются также системы скважин предварительного осушения — дренажные узлы.

При относительно равномерной обводненности горные выработки приводятся к площадным или линейным формам.

Изменения статического уровня по площади в пределах водоприемной системы игнорируются, если колебания отметок не превышают 10 — 15% глубины заложения водоприемной системы. В противном случае определяется усредненное положение статического уровня. При наличии гидравлической связи водоносного горизонта с водотоками вблизи контура водоприемной системы выше средней отметки статического уровня в расчет принимается отметка уреза водотока.

При затухании обводненности с глубиной так, что с глубиной не происходит возрастания водопритоков нижних горизонтов, предельное понижение принимается равным глубине заложения обводненного горизонта. В этом наиболее сложном случае требуется дополнительное обоснование величины предельного понижения.

Прослеживание водопритока

Прослеживание общего к водоприемной системе притока подземных вод производится для схематизации возмущения, для выявления зависимости предельного водопритока от понижения, для анализа баланса источников его формирования.

Схематизация возмущения

В большинстве случаев возмущения в виде реальных временных графиков водопритока можно представить ступенчатыми схемами. Схематизация в этих случаях включает выделение ступеней возмущения. Осреднение водопритока на каждой ступени, определение разности средних (расчетных) величин водопритока смежных ступеней, выбор расчетной ступени, определение времени соответствующих ступеней [4].

Анализ формы графика водопритока — источники

его формирования

На схеме приведены типовые формы графиков при воздействии различных источников формирования водопритока. Как видно, эти формы достаточно характерны для решения обратной задачи на качественном уровне, т.е. по форме графика Q + t можно судить об источниках формирования водопритока. Для такого суждения необходимы сведения о развитии водоприемной системы.

Прослеживание понижения уровня в пограничном

водоносном горизонте

Прослеживание понижения — это основной прием определения расчетных гидрогеологических параметров и квалификации расчетных фильтрационных схем, определяющих выбор методов прогнозных расчетов.

В основу этого приема положена простейшая модель фильтрации — модель точечных возмущений. Использование этой модели для обработки и интерпретации опытной информации регламентируется правилами, изложенными в работе [1].

Учет размеров и формы водоприемных систем

Влияние размеров и формы водоприемных систем проявляется в осложнении структуры радиального потока. Для учета этого факта используется известное положение о пределах влияния размеров и форм водоприемных систем при удалении от них наблюдательных скважин, которое исходит из допущения сохранения радиальности потока [2].

Обработка опытных данных ОФН при водоотливе с использованием дальних скважин производится известными способами временного, площадного и комбинированного прослеживания понижения в обычном исполнении [1]. В итоге определяются коэффициенты водопроводимости, фильтрации, пьезо- и уровнепроводности массива по угловым коэффициентам и начальным ординатам соответствующих графиков прослеживания понижения.

Переменность размеров и формы водоприемных систем

Влияние этого фактора исследовано в работе [8]. По результатам исследования установлено, что факт развития водоприемной системы, оказывающей влияние в пределах водоприемной системы на величину водопритока, практически не сказывается на закономерности изменения понижений в пласте за пределами системы. Следовательно, при обработке указанными способами этот факт игнорируется. Он принимается в расчет лишь при квалификации наблюдательных скважин на дальние и ближние.

Изменение местоположения очагов возмущения при развитии

водоприемных систем

В тех случаях, когда обводненность достигается посредством крупных рассредоточенных водопроявлений вследствие развития водоприемных систем, происходит перераспределение очагов возмущения относительно наблюдательных скважин: вскрываются новые водопроявления и угасают прежние, происходит как бы приближение или удаление таких очагов при относительно постоянном общем водопритоке.

Особенности обработки и интерпретации данных ОФН в условиях

безнапорных водоносных горизонтов

При возмущениях безнапорных водоносных горизонтов в неустановившемся режиме уменьшается действующая мощность водоносного горизонта. Приемы обработки в таких случаях, описанные в работе [1], основаны на прослеживании средней мощности и требуют знания полной мощности водоносного горизонта H.

Прослеживание восстановления уровня в пограничном

водоносном горизонте

ОФН за восстановлением уровня при затоплении (консервационном, аварийном) водоприемных систем можно использовать для определения основных гидрогеологических параметров и других показателей.

Использование способа прослеживания восстановления уровня при попутных возмущениях сопряжено с влиянием тех же осложняющих факторов, что и при прослеживании понижения, но имеются и специфические особенности.

Выбор способов обработки восстановления уровня, как и при прослеживании понижения, базируется на подразделении наблюдательных скважин на дальние и ближние от водоприемной системы.

Закономерности восстановления уровня в дальних скважинах на расстояниях, соизмеримых или превышающих размеры водоприемных систем, практически не зависят от их формы, размеров и развития.

Указанное критериальное соотношение реально почти всегда, поскольку длительность попутных возмущений даже при разведочном водоотливе достигает обычно 3 — 5 лет.

Эффект заполнения емкости водоприемной системы

при восстановлении уровня

В отличие от скважинных возмущений, когда при малой емкости водоприемной конструкции восстановление уровня начинается сразу вслед за прекращением откачки, с прекращением водоотлива восстановление уровня начинается лишь после заполнения определенного объема водоприемной системы. До этого момента эффект заполнения емкости проявляется в продолжающемся понижении уровня.

Эффект заполнения емкости — осложняющий фактор при обработке данных ОФН.

Сложность учета этого эффекта заключается в том, что в определенный период после прекращения водоотлива происходит и заполнение остаточной емкости водоприемной системы, например, так называемых «воздушных пузырей» на концевых участках выработок и заполнение пластовой поровой или трещинной емкости.

ГЛАВА 4. ПРОГНОЗНЫЕ РАСЧЕТЫ ВОДОПРИТОКА

Виды прогнозных расчетов

Практикуются два вида прогнозных расчетов — предпроектный и оперативный.

Предпроектный прогнозный расчет осуществляется на предпроектных стадиях разведки месторождений твердых полезных ископаемых по данным опытно-фильтрационных наблюдений (ОФН) или опытно-фильтрационных работ (ОФР). Приближенный вариант расчета подготавливается на предварительной стадии разведки основного полезного ископаемого и используется при составлении технико-экономического обоснования (ТЭО) для обоснования способа осушения массива. Окончательный вариант расчета производится на детальной стадии разведки.

Предпроектный прогнозный расчет производится применительно к условной водоприемной системе. Рекомендации по выбору расчетной водоприемной системы — необходимый элемент прогнозного расчета.

По своему назначению предпроектные прогнозные расчеты являются долгосрочными прогнозами. Предполагается, что прогнозные водопритоки не должны существенным образом отличаться от фактических до конца отработки месторождений в течение 20 — 40 лет.

Точность современного предпроектного расчета не отвечает этому требованию.

Оперативный прогнозный расчет осуществляется в условиях действующей водоприемной системы по данным ОФН на предпроектных стадиях разведки для прогноза водопритока к разведочным водоприемным системам, а также при отработке месторождений для коррекции результатов долгосрочного предпроектного прогнозного расчета.

Оперативный прогнозный расчет является относительно краткосрочным прогнозом.

По результатам оперативного прогнозного расчета производится уточнение проектных решений, а при необходимости — частичная или кардинальная реконструкция системы водоотлива.

Методы прогнозных расчетов

Для прогноза водопритока пригодны в разной степени приближения практически все методы, используемые для решения других задач динамики подземных вод. Это гидродинамический, гидравлический, балансовый метод и метод аналогии.

Расчеты водопритока гидродинамическим методом

Расчеты в условиях ограниченных и неоднородных

обводненных массивов

При длительных возмущениях по данным ОФН получают в этих условиях обобщенные параметры, характеризующие реальные ограниченные или неоднородные среды как условно однородные.

Признаками условно однородных фильтрующих сред с обобщенными параметрами, по данным ОФН, являются: неустановившийся режим фильтрации, однородная временная закономерность понижения в любых точках области фильтрации, сходимость основных параметров, определяемых способами временного и площадного прослеживания.

Прогнозные расчеты в условиях дополнительно привлекаемого

питания водоносного горизонта

В случаях развития водоприемных систем под руслами водотоков, под водоемами или в непосредственной близости от них при всевозможных граничных условиях питания прогнозы гидродинамическим методом затруднительны. В этих условиях рекомендуется сочетание гидродинамического и балансового методов.

Расчеты водопритока гидравлическим методом

Методы прогнозных расчетов, традиционно называемые гидравлическими, предполагают использование уравнений фильтрации, в которых некоторые показатели свойств массива и показатели водоприемных систем выражены через обобщенные коэффициенты. Поскольку такие уравнения и обобщенные коэффициенты находятся опытным путем, они являются по существу эмпирическими моделями фильтрации.

Прогноз водопритока гидравлическим методом рекомендуется как оперативный прогнозный расчет в условиях действующих водоприемных систем и как предпроектный прогнозный расчет.

В последнем случае расчет прогнозного водопритока возможен при следующих условиях:

— объектами прогноза могут быть подземные развивающиеся водоприемные системы,

— водоприток на прогнозных объектах будет формироваться за счет емкостных запасов основного и смежных, гидравлически связанных с основным, водоносных горизонтов,

— величина расчетного понижения не превышает реальной мощности обводненного массива.

Последнее условие относится к скальным трещиноватым массивам, где прямое определение мощности водоносного горизонта затруднительно.

Определение водопритока при аварийном затоплении

горных выработок

Водоприток при аварийном затоплении как важнейшая следственная величина позволяет установить геологическую либо техническую причину аварии и принимать решения по восстановительным работам.

При аварийном затоплении водоприток в водоприемную систему необходимо замерять непосредственно в системе водоотлива либо в водосборниках на затопляемом шахтном горизонте. Однако в чрезвычайных условиях аварийной ситуации сделать непосредственные замеры не всегда удается.

Определения водопритока по заполненному объему выработок ненадежны из-за наличия воздушных пузырей.

Для определения аварийного водопритока в момент затопления рекомендуется способ с использованием графиков временного прослеживания восстановления уровня.

Оценка водопритока балансовым методом

В случае формирования водопритока за счет емкостной и привлекаемой составляющей он может быть определен как сумма составляющих, оцениваемых раздельно.

Необходимость балансовой оценки возникает при сложных граничных условиях привлечения ресурсов, когда полный расчет гидродинамическим методом затруднителен. Основным при балансовой оценке является вопрос привлечения ресурсов от источников дополнительного питания к действующей водоприемной системе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Боревский Б.В., Самсонов Б.Г., Язвин Л.С. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек/М.: Недра, 1979.

2. Бочевер Ф.М. Теория и практические методы гидрогеологических расчетов эксплуатационных запасов подземных вод/М.: Недра, 1968.

3. Викентьев В.А., Карпенко И.А., Шумилин М.В. Экспертиза подсчетов запасов рудных месторождений/М.: Недра, 1968.

4. Методические рекомендации по проведению гидрогеологических исследований на стадии детальной разведки месторождений твердых полезных ископаемых/М.: ВИМС, 1981.

5. Самсонов Б.Г., Рогожина М.А. Влияние формы и скорости развития системы горных выработок на величину водопритока//Разведка и охрана недр, 1990, N 6. С. 43 — 47.

6. Сборник руководящих материалов по геолого-экономической оценке месторождений полезных ископаемых. Т. 1/М.: 1985.

7. Требования к изучению и подсчету эксплуатационных запасов подземных вод, участвующих в обводнении месторождений твердых полезных ископаемых/М.: ГКЗ, 1986.

8. Минкин Е.Л. Взаимосвязь подземных и поверхностных вод и ее значение при решении некоторых гидрогеологических и водохозяйственных задач/М.: Стройиздат, 1973.

9. Hantush M. Flow to wells in aquifers separated by semipervious layers/Res., v. 72, N 26, 1967.

III. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИ РАЗВЕДКЕ

И ЭКСПЛУАТАЦИИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Цели и задачи работ

Сфера приложения настоящих Методических рекомендаций — геоэкологический аспект разведки и промышленного освоения рудных месторождений металлов.

Цель рекомендаций — методическая помощь геолого-разведочному, предпроектному и эксплуатационному производствам в части информационного обеспечения экологической экспертизы геоэкологических разделов ТЭО разведочных и эксплуатационных кондиций, отчета по подсчету запасов, рекомендаций и проектов по природоохранной деятельности, а также методическая помощь органам управления в части геоэкологического обеспечения лицензионных договоров.

Задачи информационного обеспечения состоят в оценке геоэкологических последствий в объектах окружающей среды (ОС) будущих, действующих и завершенных производств на основе сбора и обработки данных при геолого-разведочных, изыскательских работах и объектном мониторинге.

Достоверность информационного обеспечения возрастает от оценки экологических последствий будущих производств к оценке экологических последствий действующих и завершенных производств. При этом основную информацию об исходном состоянии ОС и геоэкологических последствиях геолого-разведочных работ получают при проведении предпроектных геолого-разведочных работ, а основную информацию о техногенных источниках, видах воздействия и геоэкологических последствиях освоения месторождения — при проектировании и эксплуатации месторождения.

В соответствии с вышесказанным при предпроектных геолого-разведочных работах для месторождения, предполагаемого к освоению, намечают главным образом превентивные природоохранные меры, а при составлении проекта освоения месторождения в процессе его эксплуатации и последующей реабилитации — меры по ограничению, компенсации ущерба и ликвидации геоэкологических последствий.

Правовой основой Методических рекомендаций являются Федеральные законы «Об охране окружающей природной среды» 2002 г. [30], «О недрах» 1995 г. [33], «Об экологической экспертизе» от 1995 г. [29], «Об охране атмосферного воздуха», «Об отходах производства и потребления» от 1998 г. [28], «Водный кодекс РФ» от 1995 г., «Положение о порядке лицензирования пользования недрами» от 1992 г. [39], Постановления Правительства РФ «О Единой государственной системе экологического мониторинга (ЕГСЭМ)», «О Федеральной целевой программе «Обращение с радиоактивными отходами и отработанными ядерными материалами, их утилизация и захоронение на 1996 — 2005 гг.» [34], «Положение о проведении Государственной экологической экспертизы» [38] и вытекающие из Федеральных законов и постановлений Правительства подзаконные акты Министерства природных ресурсов, Госкомнедра, ГКЗ [31, 32 и др.].

ГЛАВА 2. ОБРАЩЕНИЕ С ОТХОДАМИ ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНЫХ

И ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Согласно Федеральному закону «Об отходах производства и потребления» [28] обращение с отходами — деятельность, в процессе которой образуются отходы, а также деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию и размещению отходов.

Настоящая работа содержит основные понятия, которые приведены в Федеральном законе «Об отходах производства и потребления», 1998:

«отходы производства и потребления (далее — отходы) — остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства,

опасные отходы — отходы, которые содержат вредные вещества, обладающие опасными свойствами (токсичностью, взрывоопасностью, пожароопасностью, высокой реакционной способностью) или содержащие возбудителей инфекционных болезней, либо которые могут представлять непосредственную или потенциальную опасность для окружающей природной среды и здоровья человека самостоятельно или при вступлении в контакт с другими веществами,

размещение отходов — хранение и захоронение отходов,

хранение отходов — содержание отходов в объектах размещения отходов в целях их последующего захоронения, обезвреживания или использования,

захоронение отходов — изоляция отходов, не подлежащих дальнейшему использованию, в специальных хранилищах в целях предотвращения попадания вредных веществ в окружающую природную среду,

использование отходов — применение отходов для производства товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг или для получения энергии,

обезвреживание отходов — обработка отходов, в том числе сжигание и обеззараживание отходов на специализированных установках в целях предотвращения вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую природную среду,

объект размещения отходов — специально оборудованное сооружение, предназначенное для размещения отходов (полигон, шламохранилище, хвостохранилище, отвал горных пород и другое)».

Геолого-разведочное, добычное и обогатительное производства сопровождаются образованием промышленных и бытовых отходов, которые являются одним из основных источников воздействия на объекты ОС.

Воздействие образуемых отходов на объекты ОС зависит от их агрегатного состояния (твердое, жидкое, газовое и аэрозольное — пылевое), концентрации компонентов, определяющих опасность отходов, количества отходов, особенностей их размещения и содержания, от вида транспортировки и некоторых других факторов.

Потенциальная опасность отходов определяется по методике, утвержденной в 2001 г. Приказом Министра МПР N 511, которая заключается в отнесении отходов к одному из пяти классов опасности [32].

Производственные отходы геолого-разведочного комплекса (горных работ, опытно-фильтрационных наблюдений (ОФН), геотехнологических опытов) аналогичны отходам соответствующих добычных производств, но характеризуются существенно меньшими объемами. Спецификой отходов геолого-разведочного производства являются отходы буровых и опытно-фильтрационных работ, а также брошенные поселки геолого-разведочных партий.

Рассматриваемые производства сопровождаются оставлением на рабочих площадях отработанного оборудования, строительного и бытового мусора, которые должны быть размещены на организованных свалках, хотя довольно часто это положение не соблюдается.

Геолого-разведочный комплекс

Буровые работы. Основные отходы характеризуются оставленными площадками буровых агрегатов, буровым шламом и промстоками промывочных вод.

Состав шлама и промстоков промывочных вод связан с составом руд и вмещающих пород разведуемых месторождений.

Опытно-фильтрационные работы (ОФР). Основным отходом служат откачки (выпуски) подземных вод из скважин. Откачки характеризуются небольшими объемами, которые существенно не нарушают гидродинамические параметры горизонтов подземных вод и экогеохимию природного ландшафта.

Геотехнологические опыты. Основные отходы — неубранное изношенное оборудование участков геотехнологического опробования и опытно-промышленных полигонов, производственный и бытовой мусор.

Основные жидкие отходы связаны с остаточными технологическими растворами в недрах.

Объем технологических растворов, используемых при геотехнологическом опробовании, составляет 40 — 200 т, при опытно-промышленных работах он достигает 10000 т. Состав технологических растворов определяется составом техногенных реагентов (например, серная кислота) и компонентов мобилизации из руд и вмещающих пород.

Добычной комплекс (горный способ добычи в вариантах

открытых и подземных работ, способы кучного, шахтного

и подземного скважинного выщелачивания, скважинная

гидродобыча, гидромеханизированная добыча)

Виды, количество и соотношение твердых, жидких и газопылевых отходов неодинаковы для разных способов добычи. Наибольшее количество отходов характерно для горной открытой добычи.

Горный способ добычи. Горный (открытый и подземный) способ добычи характеризуются твердыми, жидкими, газовыми и аэрозольными отходами. Часто он является градообразующим производством.

Твердые отходы производства представлены в основном породами вскрыши, вмещающими породами, забалансовыми рудами, рудами попутно извлекаемых полезных ископаемых, а также осадками в прудах-отстойниках, донными отложениями сбрасываемых дренажных вод, изношенным производственным оборудованием, строительным мусором.

Твердые отходы потребления связаны с селитебным комплексом и характеризуются бытовым и строительным мусором, а также осадками сточных вод.

Основное количество твердых производственных отходов составляют вскрышные и вмещающие породы. Их количество зависит от ряда факторов: мощности горного предприятия, технологии добычи, промышленного типа и крупности месторождения, длительности эксплуатации, содержания полезного компонента в рудах и их комплексности.

С увеличением содержания полезных компонентов в рудах падает доля твердых отходов на 1 т перерабатываемого сырья (табл. 1).

Таблица 1

Отходы при добыче и переработке минерального сырья

Промышленность

Вскрышные и отвальные породы на 1 т перерабатываемого сырья, т

Выход хвостов обогащения, %

Черная металлургия

2 — 5

20 — 30

Цветная металлургия

3 — 8

70 — 95

Количество твердых отходов связано с запасами руд месторождений.

Для месторождений разного вещественного состава, но одного ранга крупности, при прочих близких условиях количество твердых отходов соответствует следующему ряду: черные металлы > цветные металлы > радиоактивные металлы > редкие металлы > благородные металлы (рис. 1).

Рис. 1. Графики распределения запасов черных, цветных,

редких и благородных металлов в месторождениях различного

масштаба (по минимальному значению запасов в классах

крупности).

Исходные данные по краткому справочнику

«Минеральное сырье», М., 1999)

Количество твердых отходов при открытой добыче многократно выше, чем при подземной. Так, на урановых месторождениях при содержании урана в рудах 0,2% при карьерной добыче 1 т руды образуется 8 — 10 и более тонн твердых отходов с фоновой активностью, а при подземной добыче — порядка 0,2 — 0,7 т. На месторождениях цветных металлов при открытой добыче на 1 т металла приходится добывать 1 — 5 тыс. т вскрышных пород, а при углублении карьера на 100 м количество вскрышных пород, вывозимых в отвал, увеличивается в 1,8 раза.

Компонентный состав отходов отвечает составу руд и вмещающих пород. При этом основное значение для определения опасности отходов имеет сульфидность и радиоактивность руд и вмещающих пород, а также степень концентрации в них основных рудообразующих элементов и примесей по отношению к фону (или к нормативам, если таковые имеются).

Размещение твердых отходов производят организованно во внешних или внутренних отвалах. Размещение твердых отходов в отвалах следует проводить селективно не только с организацией складов забалансовых руд, но и с выделением потенциальных техногенных месторождений. При размещении твердых отходов следует также учитывать возможность их использования в качестве закладки.

При оценке опасности твердых отходов существенное значение имеют следующие факторы:

— превышение валовых и особенно легкоподвижных форм компонентов-индикаторов над их нормативными содержаниями, что следует учитывать при прогнозе опасности гидрохимического воздействия подотвальных вод,

— масса тонких фракций пород в отвале, высота отвала и соотношение его конфигурации с основными направлениями розы ветров, что важно для прогноза пылевого загрязнения приземной атмосферы и земной поверхности,

— радиоактивность пород отвалов; отвалы урановых месторождений относятся к низкоактивным радиоактивным отходам, которые характеризуются выделением аномально-повышенных концентраций Rn.

Транспортировку твердых производственных отходов от мест их образования в отвал производят электровозовагонеточным или автомобильно-самосвальным транспортом.

Объем строительного мусора, скрапа и бытовых отходов определяется градообразующим значением производства.

Производственные и бытовые твердые отходы размещают на организованных свалках.

Жидкие отходы горной добычи характеризуются дренажными водами.

Объем дренажных вод определяется водопритоком в горные выработки; величина водопритока определяется на основе ОФР и ОФН.

Гидрохимическое качество дренажных вод определяется исходным качеством подземных вод и приобретенным качеством, обусловленным прохождением исходных подземных вод через систему горных выработок.

Возможно три варианта качества дренажных вод:

— качество исходных подземных вод не превышает нормы ПДК, НРБ, ГОСТа,

— качество исходных подземных превышает нормы ГОСТа, ПДК, НРБ по тем или иным компонентам,

— приобретенное качество дренажных вод превышает указанные нормы, хотя качество исходных вод этим качествам удовлетворяет.

В соответствии с этим применяют разные варианты природоохранных мер (см. гл. 6).

Газовые и аэрозольные отходы. Для горного способа добычи характерны газовые и аэрозольные организованные (вентиляционные) и неорганизованные выбросы, возникающие при взрывной отбойке и работе автотранспорта.

Взрывная отбойка. Состав газовых и аэрозольных компонентов определяется составом взрывчатых веществ (ВВ), руд и вмещающих пород.

Обычный состав газовой компоненты — оксид углерода, диоксид азота, оксид серы, а также органические соединения. Для пылевой компоненты характерны аномально высокие концентрации основных рудных компонентов при относительно повышенной концентрации элементов — примесей руд.

Для ртутных рудников характерны содержания ртути, превышающие 100 ПДК, для хромитовых и золотых месторождений — органических соединений (до 100 фонов). На урановых подземных рудниках, например, организованные вентиляционные выбросы шахт содержат рудничную пыль с , , , , и аэрозолями. Рудник средней производительности с рудами, содержащими десятые доли процента урана, характеризуется выбросами в атмосферу 80 Бк/сут с радиоактивными аэрозолями.

При открытых работах масса и концентрация пыли в аэрозольном облаке, образованном при взрывной отбойке, определяется величиной заряда ВВ в скважинах. Например, типичный взрыв в карьере Лебединский (КМА) при массе ВВ в скважинах до 1000 т характеризуется образованием аэрозольного облака с массой пыли 80 — 300 т при концентрации в центре облака 0,6 — 2,3 г/м3, что в 300 — 1100 раз выше ПДК, и высоте облака 700 м при его размере в плане 500 м.

При массе ВВ в скважинах около 1 т высота аэрозольного облака в 4 — 5 раз меньше.

Отвалы. Пыление отвалов определяется массой тонких фракций и рядом других факторов (см. выше). Состав пылей определяется составом пород вскрыши, вмещающих пород и руд.

Работа карьерного автотранспорта сопровождается неорганизованными газовыми выбросами и пылением. Для отработанных газов двигателей характерны оксиды углерода, азота, дополнительно для дизельных двигателей — акролеин, углеводороды, альдегиды, для бензиновых двигателей — углеводороды, альдегиды, свинец, бензопирен.

Состав пылевой компоненты соответствует составу пылевой компоненты аэрозольного выброса при взрывной отбойке.

Способы кучного (КВ) и шахтного (ШВ) выщелачивания предназначены для добычи золота, меди, урана из бедных, забалансовых руд и минерализованных вмещающих пород. Процесс выщелачивания происходит на специально подготовленных площадках, предотвращающих утечки рабочих растворов. Выщелачивание производят из штабелей (куч) вышеуказанного материала путем разбрызгивания по поверхности штабеля (магазинированного в подземном блоке материала) рабочего раствора: серной кислоты (уран, медь) или цианистого натрия (золото).

Процесс выщелачивания металла сопровождается формированием твердых и жидких отходов.

Твердые отходы. Основные производственные отходы представлены остаточными кучами (штабелями) выщелоченных бедных, забалансовых руд и вмещающих пород, обогащенных рудными компонентами как на поверхности (КВ), так и в подземных камерах (ШВ).

Остаточные кучи (штабеля) после завершения процесса выщелачивания полезного компонента промывают и нейтрализуют, после чего они не должны представлять токсической опасности.

Высота остаточных куч (штабелей) колеблется от первых метров до первых десятков метров. При способе КВ их либо перемещают в отвалы, либо оставляют на завершенных рабочих площадках.

Прочие твердые отходы состоят из производственного мусора.

Жидкие отходы КВ и ШВ характеризуются остаточными объемами рабочих растворов, протечками продукционных растворов, сточными водами.

Способ подземного выщелачивания (ПВ). Способ ПВ реализуют на полигоне, расположенном в горном отводе. Он состоит из наземной и подземной частей, объединенных единой системой циркуляции рабочего раствора через систему закачных скважин. Происходит просачивание через рудное тело с выдачей продуктивного раствора через откачные скважины и трубопроводы к перерабатывающей установке с последующей регенерацией рабочего раствора и повторением цикла.

Скважинное подземное выщелачивание сопровождается главным образом жидкими отходами.

Жидкие отходы представлены остаточными объемами технологического раствора в недрах, разливами кислот и продуктивных растворов на земной поверхности полигона.

Остаточные объемы технологических растворов в недрах содержат компоненты рабочего раствора (в основном серную кислоту) и компоненты мобилизации из руд (основной рудообразующий элемент — уран) и вмещающих пород.

Объем используемых технологических растворов опытно-промышленного производства достигает максимум 10000 т, а промышленного — существенно больше.

Твердые отходы характеризуются производственным и бытовым мусором, размещаемым на полигонах, шламом буровых работ, изношенным оборудованием.

Скважинная гидродобыча (СГД). Скважинная гидродобыча ориентирована на добычу железных руд из перекрытых кор выветривания железистых кварцитов, титано-циркониевых и других руд из россыпей, нерентабельных для других способов добычи.

Скважинная гидродобыча организована на полигонах, находящихся в горном отводе. Полигон состоит из наземной и подземной частей. Подземная часть — система стволов скважин, погруженных окончаниями в рудное тело, которые сопровождаются рабочими камерами. Поверхностная часть — система трубопроводов, соединяющих стволы скважин с обогатительной фабрикой, хвостохранилищем, прудом-отстойником. Вода под давлением подается в рабочую камеру, находящуюся в рудном теле, образуется рудная пульпа, направляемая на обогатительную фабрику, находящуюся на площадке рудника (титан-циркониевые россыпи); хвосты обогащения поступают в хвостохранилище, жидкая фаза из хвостохранилища поступает в пруд-отстойник. На железорудных месторождениях концентратом служит выдаваемая пульпа, жидкая фаза которой сразу поступает в пруд-отстойник. Вода из пруда-отстойника вновь поступает в водооборот. Соотношение Т:Ж в пульпе 1:5 — 1:10.

Скважинная гидродобыча сопровождается твердыми и жидкими отходами.

Твердые отходы представлены главным образом хвостами обогащения, а также осадками прудов-отстойников, шламом буровых работ, производственным и бытовым мусором, вышедшим из строя оборудованием.

Хвосты по вещественному и фракционному составу отвечают вмещающим породам камер размыва. В хвостохранилища их доставляют с обогатительной фабрики по пульповодам. Объем хвостов во многие десятки раз превышает объем добытой руды (доля рудной компоненты в Ti-Zr россыпи составляет около 5%).

Жидкие отходы связаны с неорганизованными фильтрационными потерями хвостохранилища и прудов-отстойников.

Гидромеханизированная добыча. Гидромеханизированную добычу применяют для разработки россыпей золота и некоторых других металлов, расположенных в современных и погребенных долинах рек, прибрежных областях, болотистой местности.

Для добычи используют драги, гидромониторы, экскаваторы, скреперы в сочетании с гравитационными методами обогащения.

Для разработки россыпей характерны в основном твердые и жидкие отходы.

Твердые отходы в основном состоят из торфов и промытых песков, а также шлама прудов-отстойников. Промытые пески даже для богатых руд составляют более 99,99% объема перерабатываемой рудной массы.

Торфы и промытые пески размещают во внутренних или внешних отвалах.

Жидкие отходы характеризуются сточными водами после промывки песков. Сточные воды загрязнены взвесями частиц рыхлых отложений, определяющих потерю прозрачности технологической воды.

Объем технологической воды большой. Например, при разработке золотоносных россыпей в районах Крайнего Севера на 1 м3 песков расходуется до 18 м3 технологической воды.

Технологическая вода в пруды-отстойники отводится по трубопроводам, и после отстоя ее включают в водооборот, сбрасывают в водотоки или на рельеф.

Комплекс обогащения (методы и процессы обогащения, флотация,

магнитная и радиометрическая сепарация, гравитационные

процессы, дробление и измельчение, агломерация,

гидрометаллургия) [1, 8, 36]

По своему вещественному составу подавляющая часть (до 95%) руд черных, цветных и редких металлов, а также продуктивных песков по технологическим или экономическим соображениям непригодна для непосредственного получения из них металла без предварительного обогащения. Поэтому добытое минеральное сырье подвергают обогащению на обогатительной фабрике для получения соответствующих богатых концентратов (табл. 2).

Таблица 2

Основные черты методов обогащения руд

Методы

Флотация

Магнитная сепарация

Гравитация

Радиометрия

Агломерация

Характер методов

1

2

3

4

5

6

Физическая основа метода

Обработка тонкодробленой руды спец. реагентами для создания необходимого различия в смачиваемости минеральных частиц полезных и прочих минералов для последующего закрепления первых на воздушных пузырьках и их отделения с пенным продуктом от балластных черных руд

Для обогащения руд, полезные минералы которых значительно отличаются от прочих по магнитной восприимчивости. Процесс обогащения заключается в разделении в магнитном поле минеральных частиц на два или более классов

Основана на разной скорости падения в движущейся жидкости (иногда в струе воздуха) минеральных частиц, различающихся плотностью, размером и формой, под действием сил тяжести и сопротивления

Основана на избирательном воздействии различных видов излучения на свойства минералов и химические элементы.

Укрупнение частиц богатой руды или концентрата путем спекания (получение окатышей и брикетов)

РКС — в транспортных емкостях, автосамосвалах, вагонетках.

РО — на ленточных транспортерах покусковая сепарация

Применение метода на рудном месторождении Подготовительный

Иногда в комплексе с гравитацией в тяжелых жидкостях для создания необходимых сокращений объема руд при последующем дорогостоящем дроблении (полиметаллические и оловянные руды: Лениногорский, Текелийский ГОКи, Краснореченская фабрика)

Иногда проведение магнетизирующего обжига. Используется в комплексе с гравитацией

В комбинированных схемах переработки для выделения т.н. легкой фракции — щебня 5 — 70 мм, выход которой составляет до 30% исходной руды

Основное применение на месторождении: Sn; Sn-W; Sn — п.м. W; W-Mo; Mo; Cu; Cu-Ni; Co; Pb; Pb-Zn; P-M; Nb; Au; Ag; Zr; Sb; Fe; Cr; Mn; U.

Богатые руды Fe, Cr, тонкие концентраты цветных металлов подготовлены опер. к переработке

PAM — рентгенолюминесцентный, PPM — рентгенорадиометрический, ФМ — фотометрический, ИРМ — радиорезонансный, НАМ — нейтронно-абсорбционный

Основной

90% руд на предприятиях цветной металлургии

Fe и Mn руды

Продуктивные пески россыпных месторождений. Месторождения Sn и W при относительно крупных размерах продуктивных минеральных агрегатов

APM — радиометрический. Месторождения U

Доводочный

Доизвлечение из хвостов гравитации и магнитной сепарации

Концентраты Sn, W и некоторые другие

Выход хвостов (твердых отходов)

3 — 100 т на 1 т конц. для Cu, Cu-Ni, п.м. богатых руд — 77%.

Обычно 1,5 — 2 т на 1 т концентрата; 0,7 — 1 для богатых руд Fe; 5 т для бедных; 0,7 — 1,5 т -Mn руд

От 4 до 30 т на 1 т концентрата, или от 80 до 97%

20 — 35% исходной горной массы

не более 5% исходной руды

Для Sn, W, Mo и др. руд — 99%

Массы полезных компонентов, остающихся в хвостах

5 — 20% исходной. Пирит Cu-колчеданных и п.м. месторождений, содержащих до 30 — 50% исходного Au, Ag, Se, Te. Высокая концентрация S (10%)

20 — 25% исходной

2 — 10% исходной

Токсичность компонентов, определяющих загрязнение

Остаточные флотореагенты. Высокая концентрация основных компонентов: Pb, Zn, Cd, Hg, As.

Как правило, малосульфидные (на Fe-рудных месторождениях до 0,25%, в единичных случаях до 2% S); на месторождениях MnSO <= 0,15% S.

Не опасны

Хвосты

Высокая концентрация окислов сульфидов

Не опасны.

Сточные воды

Обычно подщелоч. pH 7 — 12; высокая концентрация токсичных компонентов для сульфидных руд — агрессивная 

Нейтральная реакция. Металлы и остатки растворов в незначительном количестве

12 — 16 м3/т руды, а с учетом водоворота — 4 м3/т руды

Отсосы

Аэрозоли взвешенных частиц (токсичного реагента и частично исходного сырья) (кон. > ПДК)

Дисперсность хвостов как основа их пиления и интенсивности химической реакции

Класс — 0,07 мм

При сухой сепарации 75% + 5 мм; 5% — 0,14 мм; при доводке концентрата флотацией; Fe-руды — 0,07 мм (80%); для Мп руды — 0,1 мм (до 90%)

Отвечает крупности исходного материала. Классы (-5 + 0,1 мм)

Экономика

Наиболее высокие затраты, обусловленные необходимостью многостадийного дробления руд и использования дорогостоящих компонентов

Низкие трудовые и финансовые затраты

Высокие затраты энергии

Обогащение руд — совокупность процессов первичной обработки минерального сырья с целью отделения полезных минералов от пород, представляющих балластную часть руды, которая является отходом производства (хвостом) и складируется в хвостохранилище. Транспортировка хвостов в хвостохранилище осуществляется в виде водной пульпы, в которой соотношение твердой и жидкой (водной) фаз колеблется от 1:10 до 1:30.

Методы и процессы обогащения. Основные методы обогащения — флотация, магнитная и электрическая сепарация и гравитация [51, 8, 41]. При обогащении железных руд — это сухая и мокрая магнитная сепарация, сульфидных и полиметаллических руд цветных металлов — флотация, руд россыпных месторождений Sn, Ti, Zr, Au и др. — гравитация, для урановых руд радиометрическая сепарация [23, 24]. Усредненные данные по количеству отходов в т/т руды и т/т концентрата для ряда рудных объектов представлены в табл. 3. В технологических схемах обогащения сложных комплексных руд часто используют два или три различных метода обогащения в той или иной комбинации.

Таблица 3

Усредненные показатели по выходу отходов обогащения

(по данным 6, 11, 48, 53, 54, 26)

Объект

Основные операции

Выход концентрата, %

Выход хвостов

Объем хвостов, млн. т/г

т/т руды

т/т концентрата

1. Fe-руды

Сухая и мокрая магнитная сепарация

18,0

0,069 (СМС) 0,71 (ММС)

0,4 (СМС) 4,2 (ММС)

6,7 — 7,0

(Fe — 15,8%)

V = 48 млн. т/г

2. Fe-руды

То же

48

0,64 — 0,7

1,34 — 1,4

2,9

(Fe — 35%)

V = 4,5 млн. т/г

Mn-руды (окисл.)

Рудомойка магн. сеп.

39,0

0,3 — 0,5

1,8 — 2

9,0

V = 3,0 млн. т/г

Mn — 22,0%

CuZn — колчед. руды

Флотация

3,83 Cu

0,397

10,35

V = 1650 млн. т/г

Об.Ф.

Си — 0,7%,

1,75 Zn

Zn — 0,7%

Об.Ф.

0,35

20,0

Au-руды 2 млн. м3/г

Гравитация

20,0 (на цианирование)

0,8

4,0

890 тыс. м3/г

V — объем перерабатываемой руды в год, млн. т/г,

Fe — содержание металла в руде, %

Применению основных методов [46] предшествуют подготовительные операции [47], цель которых подготовить руду к обогащению. Подготовка включает, прежде всего, операции уменьшения размеров кусков руды — дробление и измельчение для максимального раскрытия зерна ценных минералов.

Кроме того, в технологических схемах используют специальные методы обогащения. К ним относятся:

— рудоразборка, основанная на различии цвета и блеска отдельных минералов, их прозрачности или свечения,

— радиометрическая сортировка, основанная на различии радиоактивных свойств минералов или силе их излучения,

— обогащение по трению, основанное на различии коэффициентов трения минералов при движении их по плоскости,

— химическое и бактериальное обогащение.

Большинство процессов обогащения проводится в воде, и получаемые продукты содержат ее в большом количестве. Поэтому возникает необходимость во вспомогательных процессах. К ним относится обезвоживание, включающее сгущение, фильтрацию, сушку.

Флотация — основной метод обогащения [51]. Она применяется при обогащении более 90% добываемых руд цветных металлов и для большого количества руд редких, черных, благородных металлов и неметаллических полезных ископаемых.

Доля применения флотационных процессов постоянно расширяется как в связи с возрастанием добычи вкрапленных и бедных руд комплексного состава, так и для доводки концентратов гравитации, магнитной и электрической сепарации.

Основные отходы флотации — хвосты, сточные воды и газопылевые выбросы.

Хвосты характеризуются высокой дисперсностью частиц (как правило — 0,074 мм и менее, в том числе 80% составляет класс — 0,44 мм), высоким содержанием природных и технологических (флотореагентов) токсичных компонентов; с ними связана существенная доля исходных полезных ископаемых (от 5 до 20% и более). Так, при переработке сульфидных руд (медно-колчеданных и колчеданно-полиметаллических) в хвосты уходит подавляющая часть пирита (содержание серы в хвостах достигает несколько десятков процентов), пирит содержит до 50% золота, селена, теллура, находящихся в исходной руде; с хвостами также связаны высокие концентрации цинка, кадмия, мышьяка, ртути, свинца и др. Подобные пиритовые хвосты являются потенциальными техногенными месторождениями (см. табл. 2).

Выход хвостов зависит от состава руд и концентрации в них полезных компонентов. Он колеблется от 3 т для богатых разновидностей медных, медно-никелевых и полиметаллических руд, до 100 т — для рядовых и бедных руд на 1 т концентрата (см. табл. 3, 4).

Таблица 4

Характеристика хвостов обогащения

(по данным 11, 53, 16, 12, 7, 50)

Тип руды объект

Объем перерабатываемой руды, млн. т/г

Выход хвостов флотации. тыс. т/г (%)

Содержание металла в хвостах, %

Cu-Ni

7,0

5854,0/(83,6)

Ni — 0,188

АО Печенганикель

Cu — 0,061

Co — 0,0099

Cu-Zn сульфидные

1,0

396,6/(39 — 40)

Cu — 0,23

Среднеуральский ГОК

Zn — 0,57

Tl, Ye, As

650/(65)

S-43,4

As, Sb, Au, Ag, Cu, Zn

Алмалыкский ГОК

4,5

Pb-Zn Об.Ф. —

Cu — 0,013

4000/(12)

Pb — 0,3

Zn — 0,3

S — 0,96

Au г/т — 0,033

Ag г/т — 3,0

Cu Об.Ф. —

Cu — 0,112

25000/55,5

Pb — 0,014

Zn — 0,02

S — 1,54

Au г/т — 0,24

Ag г/т — 1,1

Pb-Zn

82,9

Cu — 0,09

Красногорская фабрика

Pb — 0,26

Zn — 0,62

Sn — 0,09

Сточные воды обогатительных фабрик разнообразны по составу. Состав зависит от перерабатываемого сырья. Они характеризуются высоким содержанием токсичных компонентов: флотореагентов и тяжелых металлов (табл. 5). Переводу тяжелых металлов из твердых фаз в сточные воды способствует окисление сульфидов с образованием серной кислоты, повышающей агрессивность сточных вод.

Таблица 5

Состав сточных вод обогатительных фабрик <*>

(по данным 47, 58, 52)

Фабрики

Содержание примесей в стоках, мг/л

медь

свинец

цинк

мышьяк

цианиды

нефтепродукты

ксантогенат

молибден

никель

кобальт

фториды

ртуть

сурьма

Полиметаллические

0 — 10

0 — 1,5

0,1 — 12

0 — 0,6

0 — 20

0 — 25

0 — 3

Медные и медно-молибденовые

0,1 — 2,0

0 — 5

0 — 4

0 — 1,0

0 — 3

0 — 6

0,05 — 0,1

Никель-кобальтовые

0,1 — 0,5

0 — 0,1

0 — 1

0 — 8

0 — 1

0 — 1

Редкометалльные и ртутно-сурьмяные

0 — 0,05

0 — 1,0

0 — 0,2

0,02

0,1 — 0,8

0 — 100

0 — 10

0 — 3

———————————

<*> Максимальные концентрации токсичных компонентов могут достигать сотен ПДК.

Наиболее токсичные флотореагенты, их ПДК и частота использования приведены в табл. 6 [52, 19].

Таблица 6

Реагенты, оказывающие наибольшее влияние на загрязнение

сточных вод (по 52)

Реагенты

Максимальный расход, г/л

ПДК, мг/л

Число фабрик, применяющих реагент

Ксантогенаты

0,6

0,01

50

Цианиды

1,2

0,1

34

Крезолы

0,2

0,001

0

Флотомасла

0,2

12

Пиридины

0,2

0,02

0

Нефтепродукты (керосин. масла)

0,9

0,1 — 0,3

22

Медный купорос

1,8

0,1

18

Цинковый купорос

2,3

1,0

22

Известь

29

31

Сода

10,0

44

Основную массу сточной воды сбрасывают с твердыми хвостами в хвостохранилище в соотношении Т:Ж = 1:10 — 1:30.

После отстаивания и осветления их используют в качестве оборотной воды.

Газопылевые выбросы характерны для дробления, измельчения и классификации, являющихся основными подготовительными операциями при флотации. Выбросы организованные (см. ниже). Обеспыливание обеспечивается применением стандартных схем [47].

Магнитная сепарация — основной метод обогащения железных (иногда требующих предварительного магнетизирующего обжига) и марганцевых руд [48]. Ее применяют также при очистке от вредных примесей и доводке оловянных, вольфрамовых и некоторых других гравитационных концентратов.

Она основана на различной магнитной восприимчивости минералов и различии траекторий их движения в магнитном поле.

Основными отходами магнитной сепарации являются хвосты, сточные воды и газопылевые выбросы.

Хвосты. Технологическое загрязнение хвостов токсичными веществами практически отсутствует. Размер частиц больше, чем для хвостов флотации. Выход хвостов около 70%. Преобладающая масса частиц (75%) характеризуется размером +5 мм и около 5% представлена частицами -0,14 мм. В отходах фабрик обогащения руд марганца около 80% хвостов относится к классу частиц -0,1 мм, являющихся преимущественно отходами дешламации.

В случае применения методов флотации для доводки железорудных концентратов [4] подавляющая масса хвостов (80%) имеет размер частиц -0,07 мм. Требования к складированию и транспортировке хвостов сводятся к их фракционированию для возможного использования в качестве строительных и других материалов, а также к содержанию в них твердого компонента с получением плотных с минимальным содержанием воды хвостов.

Расход воды составляет ~ 9 т/т руды. Водооборот около 98%.

Сточные воды фабрик обогащения руд Fe и Mn несоизмеримо менее токсичны по сравнению со сточными водами флотационных фабрик (реакция нейтральная, тяжелые металлы и остаточные технологические компоненты присутствуют в малых количествах).

Специальных мероприятий для очистки сточных вод не требуется. Вместе с тем поступающая в хвостохранилища вода имеет несколько более высокую жесткость и содержит некоторое количество смазочных веществ от смывов внутреннего и внешнего гидротранспорта, что необходимо учитывать при выборе места хвостохранилища и его эксплуатации.

Гравитационные процессы являются основными и получили широкое распространение в практике обогащения руд и россыпей редких и благородных металлов — титановых, цирконовых, вольфрамовых, оловянных, золотых, а также железных и марганцевых руд [41, 42, 13].

Схемы гравитационного обогащения определяются свойствами обогащаемой руды и представляют собой совокупность подготовительных, основных и вспомогательных процессов. В большинстве своем они многостадиальны с использованием разнообразных аппаратов, в том числе в комплексе с флотацией и другими методами обогащения.

Разделение смеси минеральных зерен гравитационными методами основано на различии скорости и характера их движения в среде под действием силы тяжести и сил сопротивления, что обусловлено различием плотностей и крупности минеральных частиц. В качестве среды применяется вода, воздух, тяжелые суспензии и жидкости. Гравитационное обогащение руд цветных и редких металлов производится преимущественно в водной среде.

Плотность исходной пульпы оптимальна при Т:Ж = 1:(3 — 10). Количество смывной воды (Т:Ж) обычно составляет от 1:1 до 1:2.

Отвальные хвосты гравитации представлены легкими минералами пустой породы и незначительными количествами неизвлеченных в процессе обогащения ценных минералов с размерами частиц более крупными, чем при флотационном обогащении (преимущественно -5 + 0,1 мм). Доля мелких классов возрастает при использовании флотации. Крупность частиц хвостов песков соответствует, как правило, крупности исходного материала, дроблению подвергают лишь более крупные фракции (галя).

Выход хвостов составляет от 4 до 30 т на 1 т концентрата.

Хвосты гравитации менее токсичны, чем хвосты магнитной сепарации и тем более — флотации. Сливы гравитации аналогичны сливам магнитной сепарации.

При обогащении в тяжелых суспензиях необходимой операцией является также очистка сточных вод от частиц утяжелителя. В стоках гравитационного обогащения лимитирующим показателем является мутность пульпы.

Радиометрическая сепарация — процесс крупнокускового разделения руд по содержанию ценных компонентов, основанный на избирательном воздействии различных видов излучения на свойства минералов и химических элементов (естественная радиоактивность для радиоактивных руд, люминесценция руд для руд вольфрама, редких металлов и флюорита, характеристическое излучение для оловянных и полиметаллических руд, диффузное отражение света для золотосодержащих, марганцевых и полиметаллических руд, ядерная реакция (фотонейтронный метод) для руд бериллия и др). Радиометрическая сепарация особенно эффективна для предварительного обогащения, позволяющего на первой стадии обработки руды отделить значительную часть крупнокускового отвального продукта. Как основной метод используется при переработке урановых руд [23, 24].

Крупность руды, поступающей на радиометрическую сепарацию, ограничена пределами от 300 (150) до 25 (2) мм и обычно составляет 150 — 25 мм.

Выход хвостов ~ 30 — 35% от массы обогащаемой руды. Они представлены в основном крупнокусковой фракцией пустых пород с небольшими включениями ценных минералов, присутствующих в первичной руде, в том числе радиоактивных при переработке урановых руд.

Источниками негативного воздействия на ОС служат пылегазовые выбросы от операций дробления, грохочения, транспортировки и складирования, а также ионизирующие излучения от радиометрической аппаратуры, выбросов радона и радиоактивных частиц в атмосферу, на поверхность земли или в грунтовую воду вследствие утечки или выщелачивания из твердых отходов. Меры защиты — использование стандартных схем при дроблении, систем вентиляции с пыле- и газоочисткой и защитных экранов и приспособлений при работе с радиометрической аппаратурой и изолирование хвостов обогащения при работе с радиоактивными рудами [49].

Дробление и измельчение относятся к процессам подготовки руды к обогащению с целью максимального раскрытия зерен ценных минералов [46]. Конечная крупность руды, поступающей на обогащение, определяется размером их вкрапленности и избранным методом обогащения. Подготовка руды к обогащению включает операции дробления и измельчения и связанную с ними классификацию руды на грохотах, в классификаторах и гидроциклонах. Руда, поступающая на дробление, представляет собой материал, состоящий из кусков различной крупности, не превышающих 1500 мм [36].

Процесс дробления осуществляют обычно в три стадии: крупное дробление, например, от 1200 до 300 мм, среднее — от 300 до 75 мм и мелкое — от 75 до 15 мм. После дробления руда подвергается тонкому измельчению — до -2 мм или до -0,1 мм и мельче — в зависимости от метода обогащения.

Схему дробления выбирают с таким расчетом, чтобы на измельчение поступал наиболее мелкий продукт. В зависимости от крупности исходного дробленого продукта дробление может осуществляться в два или три приема с предварительным грохочением перед каждой стадией дробления. Это особенно важно, если полезные минералы руды склонны к переизмельчению и ошламованию, например, касситерит (SnO), шеелит (CaWO), вольфрамит (FeMnWO) и др.

Процессы дробления и измельчения связаны со значительным расходом воды (3 — 5 м3/т руды), сопровождаются образованием пыли; удельные объемы пылевыделения: при дроблении ~ 5 кг/т, иногда до 50 кг/т, при сухом измельчении ~ 150 кг/т, при мокром измельчении — 50 — 100 кг/т, в том числе и со шламами.

Отходы дробления и измельчения — пыли, содержащие частицы минеральных компонентов, шламы, имеющие несколько большую жесткость, загрязненные взвешенными твердыми частицами минеральных компонентов руды.

Специальных мероприятий для очистки сточных вод не требуется.

Снижение пылеобразования обеспечивается применением стандартных схем.

Агломерация — процесс спекания руд и концентратов в твердые пористые куски путем просасывания или продувания необходимого для горения воздуха или горячих газов через слой спекаемой шихты [49].

Агломерация сопровождается пылегазовыми выбросами: организованными, образующимися в процессе спекания шихты, охлаждения агломерата и возврата обжига окатышей, и неорганизованными, образующимися в процессе дробления шихтовых материалов, их грохочения и перегрузок при транспортировке. Пыль технологического происхождения представляет собой сочетание частиц различного химического, минералогического и гранулометрического состава, в то время как аспирационная пыль в каждом конкретном случае более однородна по химическому составу и дисперсия диаметров ее частиц меньше. Пылеобразование начинается с момента поступления сырых материалов на аглофабрику, при выгрузке их, перегрузках и транспортировке, подготовке шихты или окатышей к спеканию и обжигу. При спекании аглошихт образуется большое количество газов, в состав которых входят вредные вещества: сернистый ангидрид и оксид углерода, которые выбрасываются в атмосферу с технологическими газами.

Количество воздуха, необходимое для сжигания углерода шихты в и CO, составляет 480 — 650 м3 на тонну агломерата. В среднем на тонну агломерата в час выбрасывается в атмосферу 5,0 м3 агломерационного газа.

Гидрометаллургия. Гидрометаллургические методы применяют как при доводке некондиционных богатых концентратов обогащения перед их металлургическим переделом, так и непосредственно для их переработки на товарные соединения [57, 35, 25]. Наибольшее распространение при доводке концентратов получила кислотная технология, позволяющая практически полностью удалять из концентрата апатит, кальцит, сульфиды и гидроксиды железа.

При химической доводке с целью растворения содержащихся в концентратах вредных примесей концентраты лишь незначительно по основному минеральному компоненту изменяют свой состав, так как растворяется лишь небольшое количество сопутствующих минералов, содержащих вредные примеси (P, Si, S), или компоненты, затрудняющие дальнейший передел (например, снятие железистых пленок). В этом случае гидрометаллургические технологии просты и расход реагентов незначителен (V = 0,5 т/т), количество отходов (пылегазовые выбросы, рудная пыль от измельчения, загрузки и выгрузки, сточные воды) также невелико, и они направляются в пруды-отстойники и шламохранилища.

Своеобразие вещественного состава, вкрапленность и формы нахождения ценных минералов, их физико-химические свойства и в первую очередь — растворимость в тех или иных реагентах, масштаб месторождений и географо-экономические условия их расположения, экологические требования и др. обусловливают для каждой руды специфику в схеме и режиме обработки.

Как правило, при гидрометаллургической переработке применяются классические методы, например, цианистый процесс для руд Au и Ag и концентратов, кислотное (содовое) выщелачивание урановых руд, кислотные либо аммиачные методы для Cu и других руд. Для повышения эффективности передела и подготовки руды к выщелачиванию в технологических схемах в ряде случаев используют дополнительные операции и специальные приемы, такие как предварительное радиометрическое обогащение с выделением ~ 30% пустой породы и забалансовых руд, направляемых в отвал, хлорирующий обжиг для комплексных уранованадиевых руд, окислительный обжиг для сульфидных и смешанных окисленно-сульфидных медных руд, тонкое и сверхтонкое измельчение или бактериальное окисление для руд, в которых дисперсное золото ассоциировано с сульфидами железа и др.

Для всех типов руд и используемых технологий их гидрометаллургического передела основными видами загрязнителей окружающей среды являются твердые, жидкие и газообразные отходы. Виды и объемы отходов некоторых гидрометаллургических заводов (ГМЗ) представлены в табл. 7.

Таблица 7

Усредненные данные по видам и объемам отходов

от деятельности некоторых предприятий, работающих

по гидрометаллургическим технологиям

(по данным 35, 14, 4, 15)

Объект переработки

Основной метод передела

Виды и объемы отходов

объем твердых отходов, т/т руды, год

твердые отходы

объем жидких отходов, м3/т руды

жидкие отходы

объем пылегазовых отходов, т/т руды

пылегазообразные отходы

U-руды. Производительность по руде ~ 1,0 млн. т/г

Кислотное (содовое) выщелачивание

~ 1,0 — 0,3 0,92 м3/т руды 0,3 т/т

Пески гидроциклонов и классификаторов, кеки от выщелачивания, отвалы пустой породы PO

7 — 7,5

Сточные воды, сливы гидроциклонов и классификаторов, сливы сгущения пульпы, обезвоживание концентратов

~ 0,015

Рудная пыль, аэрозоли , продуктов распада урана, , , Rn, 

Au-руды. V перерабатываемых песков, 8,9 млн. м3/г

Цианирование

> 0,9 т/т песков

Кеки и шламы цианирования и обезвреживания сточных вод

8 — 9

Сливы от обезвоживания гравиконцентрата, сгущение хвостов гравитации и цианирования, обеззолоченные растворы

0,03

Рудная и известковая пыль, аэрозоли рабочих растворов (цианиды и роданиды), хлорсодержащие и щелочные аэрозоли и суспензии соед. As, синильной кислоты,

Cu-содержащие руды. Производительность по руде 2,250 млн. т/г

Кислотное выщелачивание

0,7 — 0,8

Пески гидроциклонов классификаторов, кек от выщелачивания

5 — 6

Сливы от сгущения хвостов выщелачивания, промывные растворы, от обезвоживания концентратов

0,02

Рудная пыль, аэрозоли , , соед. As, 

Степень воздействия тех или иных видов отходов на компоненты окружающей среды (атмосферный воздух, водные объекты и почвы) от деятельности ГМЗ различна и определяется специализацией промузла, типом выпускаемой продукции и используемых для этих целей сырья и технологий и как следствие — видом и объемами отходов и их составом.

Медно-сульфидные руды [35]. При гидрометаллургической переработке сульфидных руд, требующих предварительного обжига, доминирующим является загрязнение воздушного бассейна, в первую очередь — сернистым газом.

В то же время при непосредственном выщелачивании медных сульфидных руд растворами серной кислоты нагрузка на ОС от их переработки не столь значительна. Количество растворимых примесей на 1 кг извлекаемой меди составляет (кг): Al — 0,086, и содержание их в сточных водах и твердых отходах, сбрасываемых в виде пульпы в хвостохранилище, практически не превышает или незначительно превышает ПДК для санитарно-бытовых водоемов. Состав сточных вод (мг/л): Al — 4,13, Cu — 0,4, As — 0,10.

Хвосты обогащения близки по вещественному составу к исходной руде и в основном представлены -0,1 + 0,074 мм классами крупности и шламами -0,05 мм, загрязнены растворами серной кислоты и остатками неразложившейся сульфидной меди: извлечение сульфидной меди в раствор (при обмене извлечения ~ 91 — 92%) составляет 83%. Под влиянием внешних воздействий, в том числе атмосферных осадков и кислорода воздуха, они легко разрушаются, и их компоненты попадают в почву и грунтовые воды, загрязняя их.

Урановые руды. Значительное негативное воздействие как по объему, так и номенклатуре, в том числе и радиоактивных загрязняющих веществ, на все компоненты природной среды характерно для деятельности ГМЗ, перерабатывающих урановые руды (табл. 8, 9).

Таблица 8

Характеристика твердых и жидких отходов уранового ГМЗ

(по данным 14)

Вид отхода

Содержание, мг/л

сухой остаток

сульфат

Mn

нитраты

Mg

Ca

хлориды

Fe

F

Al

Жидкие сточные воды

30680

14100

3460

826

1486

247

346

436

162

29

145

98

Оборотные воды

33135

14200

3820

920

1626

389

342

389

51

27

116

99

Продолжение таблицы

Вид отхода

Zn

нитриты

Cu

Pb

As

U

Жидкие сточные воды

15,7

0,66

0,3

0,2

3,0

0,44

3,6

18,4

4,7

6,1

Оборотные воды

13,5

2,5

0,31

0,29

1,9

0,46

5,7

33,2

33,2

7,6

Вид отхода

Содержание, %

Mo

CaO

MgO

FeO

Твердые

0,027

2,97

2,33

2,17

0,64

65,8

0,16

14,14

0.036

Продолжение таблицы

Вид отхода

ППП

U

Твердые

3,84

0,14

0,11

2,8

0,04

Таблицы 9

Характеристика тел твердых отходов уранового ГОКа

(по данным 14)

Тип отхода

Занимаемая отходами площадь, га

Объем отходов, тыс. м3

Количество, млн. т

Содержание U, %

Хвосты ГМЗ

377

49430

42

0,009

Хвосты СКЗ

125

6180

6

< 0,001

Отвалы горных пород

340

153

0,002

Кучное выщелачивание

6

0,009

Хвосты ГМЗ по вещественному составу практически не отличаются от исходных руд. По грансоставу они представлены на 96,7% классом < 0,08 мм, из них 39,5% класс 0,005 мм. Около 70% радиоактивных веществ, включая почти все изотопы и , выводятся в твердые и жидкие отходы, представляя собой постоянный источник загрязнения поверхности и грунтовых вод вследствие выделения Rn и выщелачивания из хвостов как долгоживущих продуктов распада Ra ( и ), Th и Ra и др. токсичных компонентов отходов. Хвостовые шламы и сбросные растворы с содержанием 30% твердого после нейтрализации поступают в хвосто- и шламохранилище. Осветленный сбросный раствор через водослив сбрасывается в дренажную систему ближайшей реки. Для очистки от Ra добавляют (Ra удаляется на 97%), а при нейтрализации известью осаждаются также Fe, Al, As, Mn, Cu.

Золотосодержащие руды. К наиболее токсичным по составу относятся сточные воды, получаемые при переработке золотосодержащих руд с применением цианирования. В сточных водах содержатся цианиды, роданиды, сурьма, мышьяк, значительные количества взвешенных частиц, и перед сбросом в хвостохранилище они должны быть подвергнуты глубокой очистке, чтобы избежать загрязнения ими грунтовых вод и открытых водоемов за счет просачивания через ложе и дамбу хвостохранилища и в случае внезапного повреждения дамб. Из жидкой фазы должны быть выведены и взвешенные вещества в соответствии с требованиями использования сточных вод в обороте.

Средний состав сточных и оборотных вод, получаемых при цианировании золотосодержащих руд, приведен в табл. 10.

Таблица 10

Средний состав сточных и оборотных вод от цианирования

золотосодержащих руд

(по данным 9, 42, 56)

Метод цианирования

Определяемые компоненты, мг/л

Ca

Mg

Fe

As

Sb

Cu

Zn

Pb

сульфаты

хлориды

окисляемость

цианиды

роданид

pH

Сточные воды

Сорбционный

800

1,8

0,12

2,7

0,1

0,25

4,2

0,25

7,60

430,0

150,0

140,0

123,6

11,5

Иловый

983,2

2,4

0,47

1,8

0,15

0,48

13,3

0,07

10,66

82,0

18,5

136,0

15,0

11,75

Оборотные воды

Сорбционный (сод. шламовых частиц до 0,5 г/л)

800

1,8

18,0

2,7

0,1

до 0,25

4,2

0,25

2 — 3

до 10,0

1,50

не влияет

до 0,4 — 0,5

Иловый (сод. шламовых частиц > 0,5 г/л)

9832

2,4

до 0,3

1,8

0,15

до 0,03

до 1,2

0,07

до 1-3

до 10,0

18,5

«

до 0,5 — 0,7

ПДК в воде водоемов

Санитарно-бытовых

0,05

0,05

0,1

0,1

0,1

100

отсутствует

0,1

0,1

рыбо-хозяйственных

0,05

0,05

0,001

0,01

0,1

100

отсутствует

0,05

0,05

Для организации водооборота сливы от обезвоживания гравиконцентрата и сгущения хвостов гравитации и отделения сорбента (при сорбционном методе) проходят узел утилизации цианида или очистку от остаточных концентраций цианида, роданидов, As, Sb без утилизации. Осветленная часть очищенной пульпы используется для получения оборотной воды. Объем наиболее загрязненных сточных вод составляет 0,3 — 0,4 т/т руды.

Твердые хвосты золотоизвлекательных фабрик близки по вещественному составу к окисленным и частично окисленным рудам различных типов. Они содержат в значительных концентрациях водорастворимые соли щелочных и щелочно-земельных металлов, цветные металлы, представленные окисленными минералами, загрязнены цианидами и роданидами, органическими веществами — смазочные масла, флотореагенты, свободное золото имеет обычно покрытия из гидроксидов железа, в лежалых хвостах амальгамационных фабрик встречается золото в виде амальгамы. По грансоставу хвосты представлены главным образом песковой (класс -5 + 0,15 мм) и шламовой (класс 0,044 мм) фракциями.

Хвосты от цианирования руд, сливов от обезвоживания гравиконцентратов и сгущения хвостов, а также обеззолоченные маточные растворы по пульпопроводу направляются в хвостохранилище.

Общий расход воды составляет 8 — 9 м3/т руды.

ГЛАВА 3. ИСТОЧНИКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Данная глава ограничивается рассмотрением условий нормального функционирования объектов техносистемы и вероятными проявлениями природных явлений. Экстремальные и запроектные случаи не рассматриваются.

Воздействовать на окружающую среду могут природные и техногенные источники. Здесь уделяется внимание техногенным источникам разведочного, добычного и перерабатывающего комплексов при разведке и эксплуатации рудных месторождений. Основные виды воздействия на ОС продуцируют технологические процессы и отходы производств.

Технологические объекты указанных комплексов можно рассматривать только как потенциальные источники воздействия на окружающую среду. В зависимости от способов обращения с отходами указанные виды воздействия, особенно воздействия ущербного характера, могут проявиться, а могут и не проявиться. Поэтому наряду с технологическими потенциальными источниками следует определять источники, непосредственно инициирующие воздействия.

Например, хвостохранилище ГМЗ — потенциальный источник воздействия на природные воды, а фильтрационные потери его жидкой фазы есть непосредственный источник гидродинамического и гидрохимического воздействия. Далее рассматриваются потенциальные источники воздействия как технологические объекты и непосредственные источники, связанные с ними. В качестве потенциальных источников воздействия рассматриваются основные технологические комплексы действующих и остановленных производств разведки, добычи, переработки руд.

В связи с разведочным производственным комплексом рассматриваются следующие непосредственные источники:

— оставляемые отдельные стволы и системы поисково-разведочных скважин как источники нарушения целости геологического массива и косвенного воздействия на поверхность и подземную гидросферу (перетоки, самоизливы, газовые выбросы),

— оставляемое подземное пространство горно-разведочных выработок как источник нарушения целости геологического массива и косвенного воздействия на подземную гидросферу и поверхность,

— водоотлив при горно-разведочных работах как источник гидродинамического и гидрохимического воздействия на подземные воды, поверхностные водотоки и водоемы,

— вентиляционные выбросы при горно-разведочных работах как источник газово-аэрозольного воздействия на поверхность и воздушный бассейн,

— оставляемые базы геолого-разведочных партий, цеха техслужб, поселки, использованное оборудование как источники нарушения ландшафта.

Длительность геолого-разведочного процесса на одном объекте по опыту 5 — 7 лет, поэтому источники гидродинамического, гидрохимического и аэрозольного воздействия, связанные с ним, можно характеризовать как источники кратковременного воздействия. Долгосрочными являются последствия механического воздействия.

Добычной комплекс при эксплуатации месторождений состоит из объектов подземной, открытой и геотехнологической добычи.

С добычным комплексом подземной разработки связаны следующие источники воздействия:

— подземное пространство добычных горных выработок, оставляемое после выемки руд как источник нарушения целости геологического массива и косвенного гидродинамического, гидрохимического воздействия на поверхность и подземную гидросферу (перетоки, подземные резервуары, миграция вещества закладки, деформация поверхности),

— рудничный водоотлив как источник гидродинамического и гидрохимического воздействия на подземные воды, поверхностные водотоки и водоемы,

— отвалы пустых пород и забалансовых руд как источник деформации ландшафта и отчуждения земель,

— подотвальные воды как источник гидрохимического воздействия на поверхностные водотоки и подземные воды,

— вентиляционные организованные выбросы как источник аэрозольного воздействия на воздушный бассейн и земную поверхность.

С добычным комплексом открытой разработки связаны следующие источники воздействия:

— оставляемые чаши карьеров как источник нарушения целости геологического массива, косвенного гидродинамического воздействия на подземные воды (перетоки, искусственные очаги питания и испарительной разгрузки), источник глубокой деформации ландшафта и отчуждения земель,

— отвалы вскрышных пород и забалансовых руд как источник деформации ландшафта и отчуждения земель,

— карьерный водоотлив как источник гидродинамического воздействия на подземные воды, гидрохимического воздействия на поверхностные водотоки и водоемы,

— подотвальные воды как источник гидрохимического воздействия на поверхностные водотоки и подземные воды,

— неорганизованные газовые и пылевые выбросы при буровзрывной технологии отработки как источник газово-аэрозольного воздействия на воздушный бассейн и земную поверхность.

С добычным комплексом открытого выщелачивания (скважинное, блочное и кучное) связаны следующие непосредственные источники воздействия:

— оставляемый штабель КВ обработанных реагентами руд как источник деформации рельефа, отчуждения земель и гидрохимического воздействия,

— остаточные растворы открытого выщелачивания при скважинном, блочном и кучном процессах как источник гидрохимического воздействия на подземные воды,

— фильтрационные потери технологических растворов производственных установок как источник гидрохимического воздействия на подземные воды.

К комплексу переработки руд относятся обогатительные фабрики, извлекательные фабрики (ЗИФ), гидрометаллургические заводы (ГМЗ) с цехами рудоподготовки (дробление и измельчение, обжиг, агломерация).

Непосредственными источниками воздействия объектов перерабатывающего комплекса на окружающую среду являются:

— хвостохранилища как источник деформации рельефа, отчуждения земель и перемещения хвостового материала,

— фильтрационные потери жидкой фазы хвостохранилищ как источник гидрохимического и гидродинамического воздействия на подземные воды, поверхность земли и поверхностные водотоки,

— организованные вентиляционные выбросы как источник газово-аэрозольного воздействия на воздушный бассейн и земную поверхность.

Водозаборы подземных вод служат источником гидродинамического воздействия на водоносные горизонты.

К природным источникам физико-геологического воздействия относятся:

— оползни, оползни-обвалы, осыпи, сели как источники механического воздействия на геологический массив и разрушительного воздействия на объекты техносистемы и социальные объекты,

— снежные лавины как источники механического воздействия на поверхность и разрушительного воздействия на объекты техносистемы,

— землетрясения как процессы нарушения целости геологического массива, разрушений социальных объектов и объектов техносистемы на его поверхности и как фактор активизации склоновых явлений,

— извержения вулканов как источник механического и теплового воздействия на геологический массив и аэрозольного воздействия на воздушное пространство.

К природным источникам гидрометеорологического воздействия относится:

— ветровой перенос аэрозольного вещества как фактор формирования воздушных ореолов рассеяния,

— осадки как фактор осаждения аэрозольного вещества на поверхность земли и формирование наземных ореолов рассеяния,

— дожди и талые воды как источник селеобразования и фактор активизации оползней,

— снега как источник формирования лавин,

— паводки как источник затоплений и механического воздействия паводкового стока и ледохода на берега, социальные объекты и объекты техносистемы.

Оценка указанных видов воздействия начинается с их источников. Установление масштаба распространения и степени воздействия нуждается в конкретной информации об источниках. Так, например, для оценки гидродинамического воздействия требуется знание дебетов водоотбора из водоносных горизонтов и водопритока в него, нужны показатели фильтрационных и емкостных свойств фильтрующей среды.

Для оценки гидрохимического воздействия необходимы данные об исходных концентрациях индикаторов, дебите стока и режиме их поступления в водоносный горизонт или в поверхностный водоток-приемник, а также показатели массопереноса растворенного вещества.

Для оценки аэрозольного воздействия необходим состав газовых и аэрозольных выбросов, расход и режим воздушного потока, меры по очистке организованных источников.

Для оценки состояния склонов необходимы показатели прочностных и физико-механических свойств на ущербных участках.

ГЛАВА 4. ВИДЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Под воздействием на окружающую среду понимаются проявления природных и техногенных источников, изменяющие естественное состояние природной среды и проектное состояние объектов техносистемы.

Источники, связанные с деятельностью разведочных и добывающих производств, инициируют механическое, гидродинамическое, гидрохимическое и газово-аэрозольное воздействие на геологический массив, подземную гидросферу, поверхность геологического массива и воздушный бассейн. Природные источники инициируют метеорологическое и физико-геологическое воздействия.

Механическое воздействие на геологический массив

Под механическим воздействием понимаются проявления природных и технологических процессов, снижающие прочностные свойства горных пород и нарушающие целость геологического массива.

Механическое воздействие на геологический массив создают буровые и горно-разведочные работы поисково-разведочного комплекса, горные работы и строительство объектов разведочного и добычного комплексов. Последствия механического воздействия объектов поисково-разведочного и добычного комплекса: пустоты в недрах, нарушающие их целость, и горная масса в виде отвалов, изменяющая поверхность геологического массива (техногенные отложения) и деформирующая рельеф местности.

Механическое воздействие, деформирующее рельеф местности, создает хвостохранилища гидрометаллургических заводов, обогатительных и извлекательных фабрик комплекса передела. Хвостовой материал в водонасыщенном состоянии создает вероятность последующих инженерно-геологических явлений, подобных селям при разрушении ограничивающих дамб. Вероятность осыпей и оползней создают и отвалы.

Степень механического воздействия характеризуется количеством оставляемых буровых скважин, протяженностью или объемом оставляемого выработанного пространства, объемом горной массы в отвалах и хвостохранилищах (объем, площадь, высота).

Например, на разведанном месторождении урана Южное оставлено 2000 стволов скважин и 16 пог. км выработок. На отработанном урановом месторождении Кенигштайн было оставлено 900 скважин разведки и 112 пог. км эксплуатационных горных выработок под землей. Оценка механического воздействия предполагает учет и документацию всех его проявлений на местности с характеристикой геометрии оставляемого выработанного пространства и отвалов, а также состава горной массы. Некоторое представление об оставленном скважинном поле дает рис. 2.

1 — скважина затампонирована с проверкой качества,

2 — скважина затампонирована без проверки,

3 — незатампонировано

Рис. 2. Следы пересечений разведочными скважинами

вертикальной плоскости участка месторождения Южное (Алдан)

Гидродинамическое воздействие на подземные воды

Под гидродинамическим воздействием понимаются проявления природных и техногенных источников, изменяющие структуру потоков подземных вод.

Индикатором гидродинамического воздействия служит изменение напора подземных вод. Изменения напора выражаются абсолютными отметками уровня и разностью отметок возмущенного и исходного уровней, называемой понижением и повышением уровня. Этими величинами характеризуется степень гидродинамического воздействия.

Пространственной моделью гидродинамического воздействия при сосредоточенном водоотборе из водоносных горизонтов является воронка депрессии, а при сосредоточенном притоке в водоносный горизонт — конус репрессии.

Гидродинамическое воздействие на подземную гидросферу создают водоотбор из водоносного горизонта, приток в него различных стоков, а также фильтрационные потери различных технологических систем. Воронки депрессии и конуса репрессии — это модели последствий гидродинамического воздействия. Оценка гидродинамического воздействия заключается в прослеживании пространственно-временных изменений воронок депрессии и конусов репрессии. Для оценки гидродинамического воздействия используются математические модели движения подземных вод в виде прогнозных расчетов точечных или пространственных изменений уровенной поверхности.

Представление о прослеживании гидродинамического воздействия дает рис. 3, иллюстрирующий формирование депрессии от водоотлива из горных выработок уранового рудника.

Рис. 3. Карта гидроизопьез нижнего (сеноманского)

водоносного горизонта (Кенигштайн, январь 1968 г.)

Гидрохимическое воздействие на природные воды

и фильтрующие среды

Под гидрохимическим воздействием понимаются проявления природных и техногенных источников, вызывающие изменения состава природных вод и горных пород привносимыми компонентами растворенного вещества, несмешивающимися жидкостями и механической взвесью.

Гидрохимическое воздействие вызывают дренажные воды водоотлива при горной добыче, остаточные растворы открытого выщелачивания при геотехнологической добыче, фильтрационные потери жидкой фазы хвостохранилищ, подотвальные воды, хозяйственно-бытовые стоки.

В качестве индикаторов гидрохимического воздействия используются концентрации характерных для конкретного источника устойчивых в растворе нормируемых компонентов. При разведке, добыче и переработке урановых руд в качестве индикаторов используются природные радионуклиды. К природным радионуклидам относятся радиоактивные элементы природных рядов — урана-238 и тория-232, радия-226, полония-210, тория-230, свинца-210 и другие элементы. Гидрохимическое воздействие радионуклидов сопровождается ионизирующим (, , ) излучением. Мерой гидрохимического воздействия служат концентрации стабильных или радиоактивных индикаторов. По величине концентраций различают макро- и микрокомпоненты. Макрокомпоненты выражаются в г/л или мг/л, микрокомпоненты — в мг/л, мкг/л, ркг/л.

Для характеристики ионизирующего излучения радиоактивных индикаторов используются единицы активности. Активность радиоактивного вещества есть число спонтанных ядерных превращений в единицу времени. Единицей измерения активности является одно ядерное превращение в секунду, названное беккерелем (Бк). Наряду с этим используется ранее принятая единица активности — кюри (Ки), равная ядерных превращений в секунду. Показателем радиационного воздействия является удельная активность, т.е. активность единицы объема или массы (Бк/л, Ки/л, Бк/кг, Ки/кг).

Жидкие производственные среды считаются радиоактивными, если содержание в них радиоактивных элементов превышает предельно допустимые концентрации для воды. Источниками радиационного воздействия разведочного и добычного комплексов могут быть дренажные воды горной добычи и разведки, остаточные растворы открытого выщелачивания, фильтрационные потери жидкой фазы хвостохранилищ ГМЗ. Указанные жидкие отходы горнодобывающих производств относятся к низкоактивным (удельная активность менее ) либо к нерадиоактивным растворам.

Физическими моделями гидрохимического воздействия являются объемные формы распространения индикаторов в недрах и в поверхностных водотоках — ареалы растекания и ореолы рассеяния. Ареалы характеризуются относительно постоянными концентрациями индикаторов либо незакономерными их изменениями в направлении вектора скорости потока. Ореолы характеризуются концентрациями индикаторов, закономерно убывающими в направлении вектора скорости потока.

Оценка гидрохимического воздействия заключается в прослеживании пространственно-временных изменений концентраций индикаторов в пределах ареальных или ореольных форм. Прослеживание производится по концентрациям представительного индикатора. В качестве представительных индикаторов гидрохимического воздействия избираются характерные для конкретного источника, устойчивые в растворе стабильные или радиоактивные нормируемые компоненты, способные к дальней миграции. После выявления пространственной закономерности распространения представительного индикатора производится детализация ареала или ореола по совокупности других нормируемых компонентов.

Для оценки гидрохимического воздействия используются математические модели массопереноса растворенного вещества в виде прогнозных расчетов распространения индикаторов.

Распространение растворенного вещества в подземных водах влечет за собой распространение его и в фильтрующей среде горных пород. Накопление вещества в твердой фазе происходит при длительной миграции растворенного вещества в системе вода — порода. Это явление установлено для радиоактивных индикаторов в пористых и трещинных фильтрующих средах. Так формируются вторичные ореолы рассеяния в твердой фазе.

Последствия гидрохимического воздействия ведут к загрязнению подземных вод, поверхностных водотоков и водоемов, а также фильтрующей среды геологического массива.

Рис. 4, 5 иллюстрируют формирование ореола загрязнения подземных вод от хвостохранилища ГМЗ.

1 — скважина и содержание в ней элемента-индикатора, мкг/л; 2 — изолинии содержаний элемента-индикатора, мкг/л; границы: 3 — хвостохранилища, 4 — прудков.

Рис. 4. Ореол урана в жидкой фазе хвостохранилища

Ленинабадского ГМЗ

I — I

1

2

3

4

5

6

7

8

1, 2 — хвостохранилище; 3 — наблюдательные скважины и содержание в мкг/л, 4 — гидроизогипсы, 5 — изолинии содержания в мкг/л, 6 — линия разреза, 7 — уровень подземных вод, 8 — место отбора пробы воды в скважинах и содержание в мкг/л.

Рис. 5. Ореол рассеяния урана в подземных водах

от хвостохранилища Ленинабадского ГМЗ.

По данным В.А. Грабовникова.

Газово-аэрозольное воздействие

Под газово-аэрозольным воздействием понимаются проявления природных и техногенных источников, вызывающие изменение состава воздуха газами, дымами, жидкостями и пылью.

Газово-аэрозольное воздействие инициируют пожары, извержения вулканов, промышленные и военные взрывы, вентиляционные выбросы, промышленные дымы и газовые отходы, ветровой разнос мелкодисперсных материалов и газов от мест их хранения и транспортных магистралей. Различают организованные и неорганизованные газово-аэрозольные выбросы и выводы газовых и пылевидных отходов. Организованные выбросы и выводы осуществляются техническими средствами (вентиляция) и в этих случаях они поддаются измерению, регулированию и очистке.

Последствия газово-аэрозольного воздействия — загрязнение воздушного бассейна и поверхности земли.

Представительными индикаторами газово-аэрозольного воздействия могут быть характерные для конкретного источника стабильные или радиоактивные нормируемые компоненты, способные к дальней миграции. Мерой воздействия служат концентрации индикаторов в объемных единицах и единицах радиоактивности.

Физическими моделями газово-аэрозольного воздействия являются воздушные ореолы рассеяния индикаторов и вторичные ореолы на почвах. Характерным примером служит Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС), след от взрыва емкости с жидкими радиоактивными отходами, последующего ветрового переноса радиоактивного вещества в виде воздушного ореола рассеяния и отложения его на поверхности земли [40]. Площадь радиоактивного загрязнения поверхности земли 30 x 300 км представляет собой типичный ореол рассеяния. Стронций-90 — индикатор ореола. Оценка аэрозольного воздействия предполагает прослеживание воздушного ореола рассеяния индикаторов, что не всегда доступно. Основным, по-видимому, следует считать прослеживание вторичного ореола рассеяния (следа) на земной поверхности.

Иную ситуацию представляет пример последствий аэрозольного воздействия ГМК «Печенганикель» и предшествующей деятельности промкомплекса «Заполярный». Основным источником аэрозольного воздействия был цех обжига окатышей. Основные индикаторы загрязнения воздуха — , Ni, Co, Cu, Zn, но след воздушного ореола, т.е. физико-химический ореол рассеяния индикаторов на земной поверхности, так и не был выявлен. Выявленная по биоиндикаторам площадь в 250 — 350 км2 (в радиусе 6 — 10 км) квалифицируется как техногенная пустошь, т.е. зона полного разрушения экосистемы, характеризующаяся отмиранием растительности и органической составляющей почв [18]. Очевидно, биоиндикация как весьма приближенный способ выявляет последнюю стадию ущербного воздействия на указанной площади, в отношении которой невозможны уже никакие природоохранные меры. Но осуществленная реконструкция обогатительной фабрики (переход на брикетирование) и снижение основного индикатора замедляет дальнейшее развитие ореола в пространстве.

Физико-геологическое воздействие

Физико-геологическое воздействие обусловливает такие природные геологические явления как землетрясение, извержение, цунами, оползни, отвалы, сели, осыпи, лавины.

Землетрясения, извержения вулканов, цунами как явления с разрушительными последствиями, характеризуются эпизодическим проявлением в известных районах. Это труднопрогнозируемые явления. При разведке и эксплуатации месторождений оценка их вероятного воздействия осуществляется по справочным источникам информации.

Вероятность воздействия оползней, обвалов, селей, осыпей, лавин определяется характером рельефа и, в частности, состоянием склонов. Оценка состояния склонов доступна геологическим исследованиям.

Особенности оценки физико-геологического воздействия на объекты горнодобывающего комплекса можно показать на примере оползней-обвалов. Этот вид оползней преимущественно развит в предгорьях территорий Средней Азии, склоны которых покрыты лесами и лессовидными суглинками. Особенность этих оползней — длительный период формирования оползневого массива и быстротечный сход.

В 50-х гг. в верховьях Чаули-сая оползнем-обвалом был покрыт горняцкий поселок флюоритового рудника с катастрофическими последствиями. После этого в начале 60-х гг. Минсредмашем, горнодобывающие объекты которого (г. Красногорск) располагались на склонах Чаули-сая, выдал задание Второму гидрогеологическому управлению Мингео СССР на изучение состояния склонов. Работу выполняли Среднеазиатская экспедиция 2-го ГТУ с участием Ленинградской лаборатории аэрометодов. Работы по изучению состояния склонов состояли в аэрофотосъемке м-ба 1:10000 с целевой (оползневой) интерпретацией аэрофотоснимков. Были выявлены три категории склонов с выделением оползнеопасных участков. Последующими наземными работами на оползнеопасных участках были разбурены расчетные створы и произведены расчеты устойчивости. Конечный результат — рекомендации по противооползневым мерам (выполаживание или террасирование), которые были частично осуществлены.

На этом примере понятно, что оценка физико-геологического воздействия связана с необходимостью проведения серьезных, в данном случае инженерно-геологических работ. Однако на данном примере можно убедиться и в том, что эти работы следовало выполнять на предпроектных стадиях. Физико-геологическое воздействие тогда можно было бы минимизировать рациональным размещением технологических объектов рудника.

Метеорологическое воздействие

Под данным видом понимается проявление погодно-климатических условий. Метеорологическое воздействие как природный фактор формирования газово-аэрозольных ореолов и их следов на поверхности определяет направление и скорость ветрового переноса вещества, осадки способствуют его осаждению на земную поверхность.

Метеорологическое воздействие проявляется как фактор, интенсифицирующий такие физико-геологические явления как оползни, сели, обвалы, лавины, создавая сезонность их активизации.

Метеорологическое воздействие обусловливает прохождение и интенсивность паводков. К последствиям метеорологического воздействия относятся сезонные сходы лавин, возникновение селей, активизация оползней, подтопления и другие явления. Метеорологическое воздействие оценивается по справочным материалам. Таким образом, метеорологические условия следует рассматривать как самостоятельный фактор воздействия и как фактор активизации других видов воздействия аэрозольного, физико-геологического и других).

* * *

Последствия указанных видов воздействия могут быть ущербными и неущербными. Под физически ущербным понимается такое воздействие на объект, которое препятствует или существенно ограничивает его нормальное функционирование. Степень физического ущерба определяется сопоставлением значений фиксируемых индикаторов с нормами качества природной среды (ГОСТ, НРБ, ПДК).

При отсутствии подобных норм (не все качества среды охвачены нормированием) сопоставление производится с техническими или проектными нормами объектов техносистемы, а также расчетными показателями (например, коэффициент устойчивости склона). В задачу изучения указанных видов воздействия входит квалификация их последствий на ущербные и неущербные на конкретных объектах.

В задачу изучения видов воздействия входит также ранжирование последствий по времени их проявления на вероятных объектах ущерба как непосредственные, близкие и отдаленные. К непосредственным относятся последствия, проявления которых очевидны априори и не требуют доказательств. К отдаленным относятся последствия, которые по данным прогнозных оценок проявляются через годы, они нуждаются в подтверждении по факту проявления. Близкими можно определять последствия промежуточного характера, т.е. очевидные, но наступающие по истечении определенного времени и не требующие превентивных природоохранных мер.

ГЛАВА 5. ОБЪЕКТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ И ВЕРОЯТНОГО УЩЕРБА

В качестве вероятных объектов воздействия рассматриваются природные, инженерные, социально-бытовые и культурно-исторические объекты, предположительно или реально подверженные воздействию указанных источников.

В качестве природных объектов воздействия рассматриваются окружающие среды, предположительно подверженные воздействию потенциальных источников. Природные объекты механического воздействия — геологический массив и ландшафты. Объекты гидродинамического воздействия — водоносные горизонты и поверхностные водотоки. Объекты гидрохимического воздействия — водоносные горизонты, поверхностные водотоки и проницаемые среды геологического массива. Объектами аэрозольного воздействия являются воздушный бассейн и почвы.

В качестве инженерных, социально-бытовых и культурно-исторических рассматриваются объекты техносистемы. Объектами гидродинамического и гидрохимического воздействия могут быть объекты эксплуатации подземных вод, объектами аэрозольного воздействия — города и поселки.

Заповедные территории, натурные экспонаты, здания и сооружения социально-бытового, культурного и исторического назначений могут стать объектами механического, гидродинамического, гидрохимического и аэрозольного воздействий.

Почти все из названных объектов техносистемы могут быть объектами физико-геологического воздействия. Любая природоохранная деятельность должна осуществляться в системе: источник — вид — объект воздействия. Объект воздействия как замыкающий элемент этого ряда, во-первых, должен быть выявлен и, во-вторых, исследован.

Выявление объектов вероятного воздействия известных источников достигается изучением хозяйственной обстановки района проектируемого или действующего предприятия, в данном случае предприятия по разведке и эксплуатации рудных месторождений. Результатом этого изучения является представление об экологической нагруженности района деятельности конкретного предприятия, в частности, в виде перечня объектов вероятного воздействия.

Исследование начального этапа каждого из объектов заключается в получении исходных данных, необходимых для перевода данного объекта из категории вероятных в категорию действительных объектов воздействия. Для этого производится площадная либо точечная оценка воздействия на каждый из объектов установленного перечня. В случае многих рассредоточенных на данной территории объектов вероятного воздействия производится площадная оценка. Примером может служить ситуация, представленная на рис. 3, на котором отображена картина последствий гидродинамического воздействия водоотлива на эксплуатируемый водоносный горизонт. В каждом пункте этой площади с помощью карты гидроизопьез можно определить понижение напора, для чего дополнительно требуется знание статического уровня в интересующей точке.

В случае одиночных объектов вероятного воздействия оценка может быть точечной. В данном случае для количественной оценки вероятного гидродинамического воздействия на конкретные объекты минимум необходимой исходной информации — положение объекта и статический уровень водоносного горизонта.

Воздействие на объект может быть ущербным и неущербным. Перевод объектов воздействия в категорию объектов ущерба осуществляется по степени воздействия. Как уже было сказано, для этой цели величина воздействия сопоставляется с нормами, а при отсутствии норм — с технологическими или проектными допусками.

Важная характеристика объекта воздействия — время проявления последствий воздействия. Оценка временной характеристики может быть качественной: по приближенным признакам (взаимное расположение источников и объектов воздействия, геологическая позиция объектов воздействия и др.) последствия воздействия ранжируются как непосредственные, близкие и отдаленные. В некоторых случаях требуется количественная временная оценка. Гидродинамическое, гидрохимическое, в значительной степени газово-аэрозольное воздействие проявляются, как правило, в неустановившемся режиме. Количественная оценка факта, степени и времени воздействия выполняется тогда с помощью прогнозных расчетов или непосредственно по факту проявления. Прогнозная оценка осуществляется с помощью математических моделей, в простейших условиях — элементарных, в иных условиях с помощью численных компьютерных моделей [7].

На рис. 6, 7 показан пример прослеживания гидродинамического воздействия эксплуатационного водоотлива (по факту проявления) на участке скв. 22 (см. рис. 3), удаленном от рудника на 2,85 км. Временной график понижения уровня представляет собой прямую в полулогарифмических координатах, т.е. в форме, удобной для экстраполяции понижения во времени. На период наблюдений 4000 суток от начала водоотлива понижение уровня возросло до 30 м, что ниже кровли водоносного горизонта и свидетельствует об ущербном гидродинамическом воздействии рудничного водоотлива на участок скв. 22 (объект воздействия).

Q, м3/сут

C

km, м2/сутки

r, м

lg r

2 lg r

A

A/C

lg a

a, м2/сут

II

12000

14,0

-11,8

25,8

1

25,8

85,1

2850

3,455

6,910

-63,4

-2,457

4,103

I

10000

10,5

-3,75

14,23

1

14,26

128,4

2850

3,455

6,910

-32,25

-2,263

4,297

Рис. 6. Графики временного прослеживания понижения уровня

по данным гидрогеологического мониторинга на руднике

Кенигштайн, скв. N 22

Рис. 7. График временного прослеживания водопритока в горные

выработки рудника Кенигштайн

Знание времени проявления гидродинамического и гидрохимического воздействий, а затем и воздействия ущербного определяет порядок финансирования и реализации природоохранных мер. В приведенном примере достаточное воздействие (при понижении 10 м) проявилось через 2 года, а ущербное воздействие (30 м) — через 10 лет. В этом случае нет необходимости в превентивных мерах до начала водоотлива. При необходимости здесь следует предусматривать меры с отложенной реализацией, т.е. в данном примере — через 2 — 5 лет после начала водоотлива.

Когда объектами гидрохимического воздействия являются природные водотоки, необходимо знание гидрографа (расход потока во времени) и промысловое значение водотоков. Знание расхода потока определяет степень разбавления стоков. Промысловое значение водотока определяет вид нормативов.

Таким образом, информация по объектам вероятного воздействия должна обеспечивать подтверждение факта, определение степени и времени проявления воздействия, которые оцениваются прогнозными расчетами или по факту проявления.

ГЛАВА 6. ПРИРОДООХРАННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ РАЗВЕДОЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Природоохранная деятельность разведочных производств — начальное звено единого ряда исследований по изучению воздействия разведочных и горнодобывающих предприятий на окружающую среду.

На предпроектных стадиях геолого-разведочного процесса природоохранная деятельность поисково-разведочных производств должна быть направлена на решение двух видов задач:

— оценку воздействия собственно разведочных работ на окружающую среду, проектирование и реализацию природоохранных мер,

— прогноз воздействия на окружающую среду будущих горнодобывающих производств для информационного обеспечения рекомендаций по природоохранным мерам эксплуатации.

Воздействие разведочных работ на окружающую среду

Этот вопрос должен рассматриваться в системе: производственные комплексы — потенциальные источники воздействия — виды воздействия — вероятные виды физического ущерба — природоохранные меры. Рассмотрение в этом плане иллюстрируется примерной схемой на рис. 8.

Рис. 8. Схема оценки последствий деятельности

геолого-разведочного комплекса

Механическое воздействие

Источниками механического воздействия являются буровые и горно-разведочные работы, а природными объектами воздействия и вероятного ущерба служат геологический массив и ландшафты. Непосредственные источники воздействия на геологический массив при буровых работах — стволы скважин, оставляемых без ликвидационного тампонажа. Нарушение целости геологического массива в этом случае обусловливают гидродинамическое и гидрохимическое воздействия на подземную гидросферу в областях этажно расположенных водоносных горизонтов и самоизлива. Последствия этого воздействия — перетоки между смежными водоносными горизонтами и самоизливы напорных вод на поверхность. Различия в качестве подземных вод смежных горизонтов могут служить причиной гидрохимического воздействия.

Нарушение целости геологического массива скважинами может наносить ущерб объектам техносистемы. Так, переток из верхних водоносных горизонтов массива в нижние приводит к ущербу эксплуатационным запасам подземных вод и непосредственному ущербу водозаборам (в верхнем горизонте). Переток из нижних водоносных горизонтов в верхние может сопровождаться ухудшением качества подземных вод. Самоизлив подземных вод хорошего качества из глубоких водоносных горизонтов также ведет к ущербу запасам подземных вод. На разведуемых месторождениях твердых полезных ископаемых нарушение целости геологического массива и оставление открытых отвалов скважин может осложнить из-за перетоков проблему осушения массива при освоении месторождений.

Степень гидродинамического и гидрохимического воздействий незатампонированных скважин определяется их количеством, которое зависит от практикуемой плотности разведочных сетей. Некоторое представление о степени нарушения целости геологического массива в условиях вероятного воздействия паводка на будущие эксплуатационные выработки дает рис. 2, который представляет собой фрагмент разведочного поля. Общее количество оставленных на этом месторождении скважин — 2000. Как видно, разведочные скважины участка речной долины затампонированы цементацией, хотя и не все — с проверкой качества тампонажа.

Нарушение целости геологического массива скважинами проявляется как нежелательное наследство разведки в период освоения месторождения. Проблема гидродинамического воздействия перетоков через оставляемые разведочные скважины известна на примере месторождений алмазов им. Ломоносова. Решение этой проблемы после завершения разведочных работ связано не только с существенными дополнительными затратами, но и со значительными техническими трудностями. Поэтому в необходимых случаях ликвидационный тампонаж должен производиться непосредственно по завершении бурения на каждой скважине, т.е. входить в состав буровых работ. Таким образом, природоохранной мерой в отношении нежелательного нарушения целости геологического массива скважинами является их ликвидационный тампонаж. Однако обязательной нормы ликвидационного тампонажа поисково-разведочных скважин не существует. Поэтому обоснование необходимости тампонажа или отсутствие таковой, т.е. доказательство возможности оставления открытых отвалов скважин должно стать предметом проекта разведки. Оставление открытых отвалов скважин возможно в условиях относительно однородных, умеренно обводненных геологических массивов, особенно при отсутствии объектов вероятного ущерба. Частичный ликвидационный тампонаж необходим на пойменных участках долин. Ликвидационный тампонаж в полном объеме необходим в условиях этажно расположенных водоносных горизонтов при наличии объектов вероятного ущерба в отдельных элементах геологического разреза и в областях самоизлива подземных вод. Объектом вероятного ущерба чаще всего становятся системы подземной отработки месторождений твердых полезных ископаемых.

Таким образом, возможные решения по природоохранным мерам ограничиваются вариантами: а) оставление открытых стволов скважин допустимо, б) необходим выборочный ликвидационный тампонаж, в) необходим ликвидационный тампонаж в полном объеме. Реализация ликвидационного тампонажа предполагает выбор наиболее эффективной технологии исполнения в каждом конкретном случае и выборочный контроль качества.

Механическое воздействие горно-разведочных работ, сопровождаемых обычно значительными объемами подземного бурения, приводит к аналогичным последствиям, связанным с нарушением целости геологического массива. Однако возможности ликвидационных природоохранных мер в этом случае ограниченны. В качестве примера решения природоохранных задач разведки можно назвать объект СГАО «Висмут» — рудник Кенигштайн, отработавший одноименное месторождение урана в 1965 — 1990 гг. Месторождение отрабатывалось в довольно жестких правовых условиях исторического и природного заповедника «Саксонская Швейцария». При наличии в геологическом разрезе четырех водоносных горизонтов реальной представлялась вероятность перетока подземных вод верхних водоносных горизонтов в более проницаемые нижние. Верхние водоносные горизонты широко использовались для местного водоснабжения. Среди многочисленных объектов вероятного ущерба был уникальный натурный экспонат — колодец европейски известного музейного комплекса в крепости Кенигштайн. Колодец с оригинальной системой водоподъема построен в XVI в. Природоохранной мерой было решение о полном ликвидационном тампонаже всех 900 разведочных и поисковых скважин. Тампонаж производился по усиленному варианту — цементаж под давлением. В результате были сохранены практически все заведомо выявленные объекты вероятного ущерба.

Механическое воздействие горно-разведочных работ связано также с проблемой размещения и содержания отвалов горной разведки. Последствиями данного вида механического воздействия являются деформации ландшафта и отчуждение земель. В отношении радиоактивных отвалов существует опасность растаскивания радиоактивного материала. Минимизация механического воздействия отвалов достигается превентивными и ликвидационными мерами. В качестве превентивной меры рассматриваются различные способы рекультивации отвалов. Эти природоохранные меры достигаются решениями типовых задач изысканий и рекультивации.

К механическому виду воздействия можно условно отнести воздействие техслужб, строительства и быта геолого-разведочных партий. Непосредственными источниками этого вида воздействия являются оставляемые здания, сооружения, целые поселки, а также использованное оборудование и материалы, превращающиеся со временем в руины, свалки, мусор. Последствия этого — загромождение, захламление территории, эстетический ущерб среде обитания. Минимизация ущерба от этого вида воздействия достигается ликвидационными мерами. Ликвидация поисково-разведочных производств — типовой вид и предмет проекта поисково-разведочных работ, но который редко исполняется в полном объеме. Придание ему статуса природоохранной меры с надлежащим контролем и оформлением в виде лицензионных соглашений — путь решения.

Гидродинамическое воздействие

Основной источник гидродинамического воздействия на подземные воды — водоотлив при горно-разведочных работах. В этом качестве также рассматривают опытные гидрогеологические и геотехнологические работы и описанное в предыдущем разделе механическое воздействие. Непосредственный источник гидродинамического воздействия — отбор подземных вод, в частности, водоотбор при попутном осушении геологического массива, равный притоку подземных вод к горно-разведочным водоприемным системам. По известному нам опыту водоприток к таким системам в водонасыщенных частях разреза составляет от 50 до 1500 м3/час. Воздействие такого водоотбора на водоносные горизонты и поверхностные водотоки приводит к ощутимому ущербу подземному и поверхностному стоку и объектам эксплуатации подземных вод. Ущерб выражается в изъятии ресурсов подземных вод в указанных пределах, отборе разгрузки подземных вод (сработки родников), дополнительных понижениях уровня подземных вод на объектах их эксплуатации, уменьшении расхода малых рек.

Принимая во внимание относительно малый срок действия водоотлива при горно-разведочных работах (5 — 7 лет), можно определить ущерб от гидродинамического воздействия как ограниченный и восполнимый. В связи с малым изъятием подземных вод при опытных работах вероятный ущерб от них можно оценить как несущественный. Основное внимание при гидродинамическом воздействии по указанным причинам следует уделять воздействию на объекты эксплуатации подземных вод. Поэтому выявление таковых есть начало природоохранной деятельности поисково-разведочных предприятий.

Решением задачи будет прослеживание распространения гидродинамического воздействия во времени и пространстве подземной гидросферы по величине понижения напора. Модель этого процесса — депрессия уровня подземных вод — предмет такого прослеживания. Решение этой задачи осуществляется постановкой мониторинга. Таким образом, предпроектная природоохранная задача совпадает со вторым прогнозным направлением и типовой производственной задачей разведки, названной опытно-фильтрационными наблюдениями (ОФН) [44]. По результатам ОФН определяются показатели фильтрационных и емкостных свойств фильтрующей среды и граничные условия фильтрации. По данным ОФН оценивается текущее гидродинамическое воздействие горно-разведочного водоотлива по факту проявления и осуществляются прогнозные расчеты водопритока и воздействия его на вероятные объекты ущерба при будущей эксплуатации разведуемого месторождения. Для прогнозных расчетов используются известные аналитические расчетные приемы [44] и числовые решения с помощью компьютерных моделей. Первичная обработка данных мониторинга и их интерпретация производятся по рекомендациям, изложенным в тех же работах.

Участок ОФН представляет собой опытно-фильтрационный полигон, который состоит из водоприемной системы (горно-разведочные выработки) и сети наблюдательных скважин. Наблюдения заключаются в систематических замерах водопритока в водоприемной системе и уровня подземных вод в наблюдательных скважинах. На рис. 6 показаны результаты обработки: коэффициент водопроводимости (km) и пьезопроводности(a), зная которые, можно прогнозировать водоприток при эксплуатации и понижение уровня на вероятных объектах воздействия.

Ущербными последствиями гидродинамического воздействия в подобных случаях считаются понижения уровня подземных вод на вероятных объектах ущерба (водозаборах) больше допустимого. В качестве природоохранных мер рассматриваются: реконструкция водозаборов или физическая компенсация при невозможности реконструкции. Физическая компенсация в данном случае — это поиски и разведка иного источника водоснабжения взамен утраченного. Поиски и разведка резервных источников водоснабжения входят в круг обязанностей разведочных партий.

Гидрохимическое воздействие

Основным источником гидрохимического воздействия разведочных работ служат дренажные воды горно-разведочного комплекса. Дренажные воды — продукт водоотлива при попутном осушении массива. При попутном способе осушения, который практикуется на горно-разведочных работах, подземные воды принимаются непосредственно в рабочие горные выработки. Состав дренажных вод формируется за счет исходного состава подземных вод, вовлекаемых в водоотлив, за счет компонентов мобилизации (из рудных и породообразующих минералов) и за счет технических компонентов-загрязнителей (горюче-смазочные материалы, остаточные компоненты ВВ и т.д.). С механической взвесью в дренажные воды поступают рудные и сопутствующие компоненты в виде твердых частиц. Дренажные воды характеризуются низким качеством как за счет низкого исходного качества подземных вод, так и за счет технического химического и механического загрязнения. При наличии урановых руд в дренажных водах могут быть природные радионуклиды: уран-238, радий-226, полоний-210, торий-230, свинец-210 и другие элементы. Таким образом, при любом исходном качестве подземных вод дренажные воды попутного осушения представляют собой загрязняющие растворы. Непосредственным источником гидрохимического воздействия является система водоотвода. Из практики горно-разведочных работ известно, что водоотвод может быть организованным и неорганизованным. Организованный водоотвод дренажных вод состоит из бассейнов-отстойников, трубопроводов для подачи дренажных вод к естественным водотокам (водоемам)-приемникам. Неорганизованный водоотвод — это слив «на рельеф» без водоподготовки и трубопровода.

Водоподготовка при организованном водоотводе простейшая — снижение содержания механической взвеси отстоем дренажных вод в бассейнах. Объектом воздействия дренажных вод и вероятного ущерба становятся речная сеть и природные водоемы. Последствия гидрохимического воздействия дренажных вод — загрязнение природных вод, особенно нежелательное в случае рыбохозяйственного значения водостоков-приемников. Последствия слива «на рельеф» — разливы, подтопление, загрязнение поверхности. Минимизация гидрохимического воздействия дренажных вод может быть достигнута организацией водоотвода. При этом возможны следующие примерные варианты:

— отвод в речную сеть разрешен при минимальной водоподготовке (осаждение механической взвеси) с прокладкой трубопровода,

— отвод в речную сеть исключается — сооружаются пруды-накопители,

— отвод в речную сеть исключается, сооружение прудов-накопителей затруднительно по условиям рельефа — рассматривается вариант возврата дренажных вод в геологический массив. Указанные варианты рассматриваются как природоохранные меры, требующие проектной проработки с изысканиями на местности. Организация водоотвода — это типовой вид горно-разведочных работ, придание ему статуса природоохранной меры повышает обязательность исполнения.

Гидрохимическое воздействие при опытных работах может иметь место при гидрогеологических и геотехнологических опытах. При гидрогеологических опытах источником гидрохимического воздействия могут быть извлекаемые подземные воды с повышенной минерализацией. Природоохранной мерой в таких случаях является организация водоотвода по изложенным выше соображениям. При опытных геотехнологических работах следует различать опытное и опытно-промышленное опробование. Опытное опробование производится без передела продуктивных растворов. В этом случае для проведения опыта необходимо в среднем около 30 т серной кислоты концентрации около 20 г/л. При двухскважинной схеме опыта с дебалансом откачки-закачки происходит пятикратное разбавление выходных растворов с последующим захоронением их через поглощающую скважину, предусмотренную в схеме опытного полигона. В каждом конкретном случае обосновывается пласт- приемник для захоронения остаточных растворов. Таким образом, природоохранные меры предусмотрены схемой опыта.

Опытно-промышленное опробование производится с переделом продуктивных растворов и оборотом технологических растворов в производственном цикле. Затраты серной кислоты в одном опыте составляют от 1000 до 10000 т при концентрации около 20 г/л. Источником гидрохимического воздействия служат остаточные растворы в рудоносном пласте. Объектом воздействия и вероятностного ущерба является подземная гидросфера и объекты эксплуатации подземных вод. В качестве природоохранных мер можно рассматривать превентивный вариант, т.е. вопрос о допустимости постановки опытно-промышленных испытаний на конкретном участке. В отдельных случаях задачи геотехнологических исследований могут быть ограничены постановкой опытного опробования с помощью двухскважинного, более щадящего метода. Более подробно проблема остаточных растворов ПВ будет охарактеризована при рассмотрении эксплуатационных полигонов в следующей главе настоящей работы.

Прецедентом нулевого варианта (отказ от дальнейших работ) может служить решение по Репьевскому месторождению в Жигулях.

Газово-аэрозольные воздействия

Источником газово-аэрозольного воздействия являются вентиляционные выбросы горно-разведочных выработок. Воздушная подземная среда по сравнению с иными источниками газово-аэрозольного воздействия на воздушный наземный бассейн не представляет существенной угрозы. Опасны выводимые газы периодической отпалки, а при разведке урановых руд — радоновыделение.

Природоохранной мерой по отношению к подземной атмосфере является обязательная вентиляция выработок, а на поверхности — естественное рассеяние вентиляционного потока. Параметры воздушного ореола должны учитываться при размещении объектов наземного комплекса и социальных объектов окружающей среды.

Вентиляция — это типовой вид горных работ, придание ему природоохранного статуса обязывает к более предметному проектированию и контролю.

Минимизация физического ущерба от разведочных работ

Минимизация физического ущерба от собственно разведочной деятельности достигается проектированием и последующей реализацией природоохранных мер. Это определяет содержание соответствующих разделов проекта поисково-разведочных работ. В рекомендациях по содержанию природоохранных задач в проектах мы придерживаемся схемы (см. рис. 8).

Буровые работы. Бурение — источник геохимического воздействия на геологический массив и косвенных гидродинамического и гидрохимического воздействий на подземную гидросферу. Непосредственным источником этих следов воздействия является совокупность поисковых и разведочных скважин, оставляемых после завершения работ без ликвидационного тампонажа. К последствиям прямого и косвенного воздействия на подземную гидросферу относятся вероятные скрытые перетоки подземных вод этажно расположенных водоносных горизонтов, самоизлив на участках превышения пьезометрического уровня поверхности земли, поглощение поверхностных вод на пойменных участках долин. В связи с этим возможны следующие виды физического ущерба: увеличение водопритоков в системы эксплуатационных горных выработок за счет водоносных горизонтов, изолированных от них в естественных условиях, изъятие ресурсов подземных вод эксплуатируемых водоносных горизонтов или горизонтов, пригодных для этой цели, ухудшение качества эксплуатируемых подземных или дренажных вод за счет смешения с водами низкого качества. Указанные виды ущербного воздействия характерны для слоистых геологических массивов с этажно залегающими водоносными горизонтами, т.е. проявляются неповсеместно. Задачи прогноза проявления косвенных гидродинамического и гидрогеохимического воздействий при механическом воздействии бурения решаются анализом геолого-гидрогеологической ситуации. Природоохранной мерой при вероятности указанных проявлений является ликвидационный тампонаж разведочных и поисковых скважин. Результаты анализа с обоснованием ликвидационного тампонажа позволяют принимать решения по вариантам: а) ликвидационный тампонаж необходим в полном объеме (тампонируются все скважины), б) ликвидационный тампонаж необходим избирательно, в) ликвидационный тампонаж не обязателен. Кроме того, необходимо обоснование технологии ликвидационного тампонажа по вариантам: закладка глинистыми шариками, заливка твердеющим раствором, нагнетание твердеющего раствора под давлением. Необходимость усиленного ликвидационного тампонажа возникает при наличии реальных объектов ущерба.

Горно-разведочные работы. Проходка разведочных горных выработок является источником механического воздействия на геологический массив. Водоотлив из разведочных выработок — источник гидродинамического воздействия на подземную гидросферу. Водоотвод дренажных вод — источник гидрохимического воздействия на наземную гидросферу и поверхность земли. Непосредственным источником механического воздействия на геологический массив при горно-разведочных работах является оставляемое пространство горных выработок. Нарушение целости геологического массива за счет этого может приводить к косвенному гидродинамическому и гидрохимическому воздействиям, аналогичным описанным в предыдущем разделе. Однако разведочные горные выработки в основном горизонтального исполнения и несплошной выемки горной массы. Вертикальное нарушение целости геологического массива при этом ограничено. Искусственная связь этажно расположенных водоносных горизонтов возможна только за счет шахтных стволов и скважин подземного бурения. Минимизация ущерба от механического воздействия ограничивается закладкой или тампонажем шахтных стволов твердеющими растворами.

Непосредственным источником гидродинамического воздействия водоотлива является изъятие подземных вод, сопровождаемое понижением уровня подземных вод осушаемых и смежных водоносных горизонтов окрестных территорий. Вследствие относительно кратковременного изъятия подземных вод при горно-разведочных работах ущерб ресурсам подземных вод незначителен. Понижение уровня подземных вод и развитие воронки депрессии могут приводить к ущербу действующим объектам эксплуатации подземных вод. Природоохранной мерой в этом случае будет наблюдение за развитием депрессионной воронки. По результатам прослеживания своевременно устанавливается вероятность ущербного воздействия, и по его факту принимается решение о физической компенсации ущерба конкретным объектам. Объектами ущерба становятся, как правило, водозаборы подземных вод.

Наибольшим может быть ущерб от неорганизованного водоотвода — слива «на рельеф», часто практикуемого при горно-разведочных работах. Загрязнение поверхностных водотоков сопровождается разливами, подтоплениями, загрязнением рельефа шламами.

Природоохранная мера в отношении дренажных вод — организация нормального водоотвода по примерным вариантам: а) организованный водоотвод в природные водотоки и водоемы при наличии разрешения контролирующих органов, б) устройство бассейнов-накопителей в случаях высокоминерализованных и загрязненных дренажных вод, в) подземное захоронение подобных дренажных вод при небольших величинах водопритока. Создание организованного водоотвода — традиционный вид геолого-разведочных работ, предмет типового проектирования.

Мерами физической компенсации ущерба водозаборам подземных вод могут быть: а) реконструкция водозаборных сооружений, б) разведка и строительство новых водозаборов. Эти традиционные для геологоразведки виды работ должны быть предметом проектных проработок.

Ущерб речному стоку вследствие гидродинамического воздействия также устанавливается по данным наблюдений. Ущерб стоку малых рек выше норм, особенно рек нерестового значения, обязывает к проведению ихтиологической экспертизы. Результат этой экспертизы определяет дальнейшие рекомендации.

Непосредственным источником гидрохимического воздействия на поверхностную гидросферу являются дренажные воды шахтного водоотлива. Дренажные воды представляют собой загрязняющие растворы либо за счет исходного качества подземных вод, либо за счет технического загрязнения, свойственного попутному осушению. Последствие гидрохимического воздействия — загрязнение природных вод поверхностных водотоков и водоемов. Наиболее уязвимые объекты вероятного ущерба — малые, особенно нерестовые реки.

Опытные работы. Производство геотехнологических и гидрогеологических натурных опытов рассматривается в современной практике как источник гидродинамического и гидрохимического воздействий на подземную гидросферу. Непосредственным источником гидродинамического воздействия может быть изъятие подземных вод, однако вследствие малых величин опытного изъятия и кратковременности опытов (от нескольких суток до нескольких месяцев) воздействие гидрогеологических опытов следует считать безущербным для ресурсов подземных вод. Необходимая природоохранная мера при проведении гидрогеологических опытов — организация нормального водоотвода.

Источником гидрохимического воздействия на подземные воды могут быть геотехнологические опытно-промышленные полигоны. Непосредственным источником гидрохимического воздействия являются остаточные технологические растворы в недрах. Последствия этого — загрязнение подземных вод.

Минимизация гидрохимического воздействия геотехнологических опытно-промышленных испытаний может быть достигнута расширением сферы применения щадящих методов опытного опробования. Предпосылки для этого имеются.

Базы геолого-разведочных партий. В связи с ограниченными сроками геолого-разведочных производств базы геолого-разведочных партий рассматриваются как источники воздействия на ландшафты. Непосредственными источниками служат оставляемые жилые поселки, производственные здания и сооружения, использованные машины, оборудование и материалы. Последствия этого — загромождение, захламление поверхности — эстетический ущерб ландшафтам. В качестве природоохранных рассматриваются ликвидационные меры: утилизация, демонтаж, вывоз или складирование на месте отходов ликвидации и санации территории.

Таким образом, минимизация ущерба окружающей среде от поисково- разведочных работ достигается реализацией превентивных, сопутствующих и ликвидационных природоохранных мер. К ним относятся:

— ликвидационный тампонаж поисковых и разведочных скважин, закладки и тампонаж шахтных стволов, шурфов и других выработок,

— организация водоотвода дренажных вод шахтного водоотлива и подземных вод гидрогеологических опытов.

— физическая компенсация вероятного ущерба объектам эксплуатации подземных вод,

— опытно-фильтрационные наблюдения при шахтном водоотливе,

— выбор щадящих методов геотехнологического опробования,

— выбор подходящих площадок под отвалы горно-разведочных работ и их рекультивация,

— ликвидация баз геолого-разведочных партий по завершении работ.

Перечисленные природоохранные меры являются традиционными видами работ геолого-разведочного производства. Однако сложившаяся практика свидетельствует о низком, необязательном или поверхностном уровнях их исполнения. В данной работе обосновывается необходимость придания этим видам работ статуса природоохранных мер с отражением его в нормативных документах, лицензионных соглашениях, документах экологической экспертизы.

Рекомендации по природоохранным мерам будущих

горнодобывающих производств

В данном случае рассматриваются рекомендации к проектам природоохранных мер будущей эксплуатации месторождений.

Данные рекомендации рассматриваются как предмет природоохранных разделов ТЭО кондиций и отчетов с подсчетом запасов твердых полезных ископаемых, представляемых для геолого-экономической и предпроектной экологической экспертизы в ГКЗ РФ.

Данные рекомендации, возникающие на предпроектных стадиях разведки, носят прогнозный характер.

Природоохранная деятельность поисковых и разведочных производств — источник информационного обеспечения предполагаемых рекомендаций, а в дальнейшем — проектных решений по природоохранным мерам.

Обычно рассматриваются природоохранные меры трех видов: а) превентивные, б) сопутствующие (сопутствующие функционированию источники воздействия), в) ликвидационные (реализуемые после завершения функционирования источников воздействия).

Прерогативой предпроектных стадий разведки являются рекомендации по превентивным природоохранным мерам, которые проектируются, частично или полностью реализуются до начала функционирования потенциальных источников воздействия.

Предметом настоящего раздела в основном и являются рекомендации по превентивным природоохранным мерам.

Рекомендации по способам отработки месторождений

Решения по способам отработки месторождений рассматриваются уже при составлении и апробации в ГКЗ РФ ТЭО разведочных кондиций, т.е. на предпроектном уровне. Рассматриваются способы подземной, открытой, геотехнологической и комбинированной отработки. В природоохранном отношении эти способы неравноценны. Способ открытой разработки отличается наибольшим объемом извлекаемой горнорудной массы, большей площадью отчуждаемых земель, кардинальным нарушением ландшафта. В отдельных случаях требуется отведение природных водотоков и ликвидация природных водоемов. Выбор способов отработки месторождений осуществляется на основе геолого-экономических и горно-технических критериев. Действующие законы обязывают дополнять перечень используемых критериев природоохранными соображениями. Чаще всего рассматривается альтернатива: подземный способ — открытый способ отработки. Подземный способ оценивается как относительно щадящий по отношению к природной среде. Возможна также постановка вопроса об экологической допустимости разработки вообще, обсуждается нулевой вариант (отказ от разработки, перевод объекта в резерв или отнесение к забалансу).

Геотехнологические способы отработки месторождений практикуются по двум направлениям: а) организации самостоятельных производств с использованием скважинных систем добычи, б) организации комбинированных систем в основном для доработки месторождений способами открытого выщелачивания (кучное, блочное, отвальное).

Рекомендации по геотехнологическим способам на предпроектных стадиях возможны для первого направления. Превентивной мерой в этом случае является обсуждение нулевого варианта, т.е. допустимости способа подземного выщелачивания в конкретных условиях. Рекомендации по доработке разрабатываемых месторождений — прерогатива последующих стадий.

Природоохранный фактор в обоснование способа отработки месторождений приобретает решающее значение на особо охраняемых территориях, под которыми понимаются государственные заповедники, заказники, национальные парки, ботанические сады и иные особо охраняемые территории [30].

Рекомендации по способам осушения геологического массива

при разработке месторождений горным способом

Практикуются две схемы осушения массива: попутного и предварительного осушения. Попутное осушение достигается приемом подземных вод в выработки основного назначения с последующей откачкой их из водосборников одновременно с основными горными работами. Предварительное осушение осуществляется автономными системами скважин, дренажных горных выработок или их комбинацией до начала и в процессе добычных горных работ. Выбор способа осушения в каждом конкретном случае определяется горно-техническими условиями разработки. Основными критериями обоснования схем осушения являются величины прогнозного водопритока и прочностные свойства горных пород. Решения по способам осушения дополняются природоохранными критериями. Это особенно необходимо в отношении схемы сквозных фильтров, обеспечивающих осушение всех водоносных горизонтов, залегающих выше продуктивного пласта. Альтернативой схеме сквозных фильтров может служить схема с сохранением водоупоров, отделяющих эксплуатируемый пласт от вышележащих водоносных горизонтов, осушение которых нежелательно в природоохранном отношении.

Рекомендации по веществу закладки

При обосновании способа отработки месторождения с закладкой выработанного пространства необходимо обоснование вещества закладки. Рекомендация общего характера заключается в необходимости выбора нейтрального вещества. Практикуемые материалы закладки, такие как хвосты обогащения, шлаки и другие материалы не являются нейтральными, напротив, они создают источник последующего гидрохимического воздействия на подземные воды, особенно воды питьевого качества. В каждом конкретном случае желательны рекомендации по природным заполнителям, а при отсутствии таковых — допустимость иных вариантов.

Рекомендации по отводу дренажных вод

Проблема водоотвода связана с гидрохимическим воздействием дренажных вод на поверхностные водотоки и водоемы. В анализе ситуации исходным фактором является схема осушения массива. При автономных схемах техногенное загрязнение дренажных вод минимально, их качество определяется исходным качеством подземных вод. Оно может быть и хорошим, пригодным для многоцелевого использования, и плохим, непригодным для использования. При попутных схемах осушения техногенное загрязнение дренажных вод максимально, вследствие этого дренажные воды всегда низкого качества.

Качество дренажных вод определяет характер рекомендаций по водоотводу. По дренажным водам автономного осушения хорошего качества можно рекомендовать многоцелевую утилизацию, отвод в природные водотоки и водоемы при условии согласования с компетентными органами.

По дренажным водам попутного осушения можно рекомендовать сбор и содержание в бассейнах-накопителях, подземное захоронение и возврат в водоносный горизонт, отвод в речную сеть и природные емкости при условии согласования и водоподготовки.

Рекомендации по природоохранным мерам

при гидродинамическом воздействии

Неотъемлемая составная часть рекомендаций этого вида — перечень вероятных объектов воздействия. По данным прогнозных расчетов необходимо ранжировать последствия гидродинамического воздействия по срокам их проявления, т.е. подразделять вероятные объекты ущерба по этому признаку на объекты с непосредственными, близкими и отдаленными последствиями.

По непосредственным и частично близким последствиям рекомендуются превентивные меры. Они и являются предметами настоящих рекомендаций. По отдаленным и частично близким последствиям рекомендуются природоохранные меры с отложенной реализацией, требующей подтверждения данными мониторинга.

При ущербном гидродинамическом воздействии могут быть рекомендованы следующие природоохранные меры: обоснование способа добычи с учетом природоохранных соображений, обоснование схемы осушения, малая реконструкция объектов ущерба, физическая или финансовая компенсация ущерба.

В качестве превентивных рассматривается полный перечень названных мер.

Рекомендации по «мокрой» консервации

отработанного пространства

Помимо указанного гидрохимического воздействия, связанного с веществом закладки, аналогичное воздействие при затоплении отработанного пространства («мокрая» консервация) могут оказывать и другие явления. В частности, это возможно за счет остаточных растворов блочного выщелачивания, практикуемого при разработке месторождений урана [60].

В качестве природоохранной меры в таком случае можно предложить способ дозированного затопления, обеспечивающий постепенное разбавление загрязненных вод при сохранении депрессии уровня подземных вод.

В цитируемой работе опасность загрязнения вышележащего водоносного горизонта остаточной серной кислотой при удаленности вероятных объектов воздействия на многие километры преувеличена.

ГЛАВА 7. ПРИРОДООХРАННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХ

ГОРНОДОБЫВАЮЩИХ И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ

Природоохранная деятельность эксплуатирующих производств заключается в продолжении геоэкологических исследований, начатых на предпроектных стадиях, в обосновании и реализации превентивных, сопутствующих и ликвидационных природоохранных мер. Особенность геоэкологических исследований на этом этапе в отличие от предыдущего заключается в том, что она осуществляется при функционировании основных источников воздействия на окружающую среду. Оценка воздействия в этих условиях может проводиться по факту проявления или непроявления основных видов воздействия, что повышает достоверность оценок.

Основным видом геоэкологических исследований в этот период становится объектный мониторинг геологической среды.

Под объектным мониторингом геологической среды понимается прослеживание воздействия технологических и природных процессов на поверхность, недра и подземную гидросферу геологического массива по факту проявления в системе: потенциальный источник воздействия — объект вероятного ущерба.

В качестве потенциальных источников воздействия рассматриваются основные технологические комплексы действующих и остановленных предприятий по добыче, обогащению и переработке руд, оперирующие твердыми, жидкими и газообразными средами и продуцирующие твердые, жидкие и газово-аэрозольные отходы. К ним относятся комплексы горной добычи — карьеры и подземные рудники, объекты открытого выщелачивания — полигоны скважинного, штабели кучного, участки блочного выщелачивания, гидрометаллургические заводы, извлекательные и обогатительные фабрики.

Наряду с потенциальными источниками (технологическими комплексами) рассматриваются непосредственные источники воздействия. К ним относятся:

— пространства горной добычи, оставленные после выемки горнорудной массы как источник нарушения целости геологического массива, деформации ландшафта и воздействия на подземную гидросферу,

— отвалы пустых пород и склады забалансовых руд как источник деформации ландшафта, отчуждения земель, радиационного воздействия,

— хвостохранилища гидрометаллургических заводов, золотоизвлекательных и обогатительных фабрик как источники деформации ландшафта, отчуждения земель и радиационного воздействия,

— штабели кучного выщелачивания как источники деформации ландшафта, отчуждения земель и радиационного воздействия,

— шахтный и карьерный водоотливы как источники гидродинамического и гидрохимического воздействий на подземные воды и сток малых рек,

— дренажные воды горной добычи при водоотводе как источник гидрохимического и радиационного воздействий на поверхностные водотоки и водоемы,

— остаточные технологические растворы гидрометаллургических заводов, извлекательных и обогатительных фабрик как источник гидрохимического воздействия,

— остаточные растворы открытого (скважинного, блочного и кучного) выщелачивания как источник гидрохимического воздействия на подземные воды и среду обитания,

— подотвальные воды как источник гидрохимического воздействия на поверхностные водотоки, водоемы и поверхность геологического массива,

— фильтрационные потери жидкой фазы хвостохранилищ как источник гидродинамического, гидрохимического и радиационного воздействия на подземные воды и поверхность геологического массива,

— неорганизованные газовые выбросы и пыление как источник газово-аэрозольного воздействия на воздушный бассейн и почвы,

— организованные вентиляционные выбросы добычи и обогащения как источник газово-аэрозольного и радиационного воздействия на воздушный бассейн и поверхность геологического массива,

— природные физико-геологические явления,

— буровзрывные открытые и подземные разработки как источники сейсмического воздействия на геологический массив,

— промышленные шумы.

В качестве вероятных объектов воздействия и физического ущерба рассматриваются природные и техногенные объекты, предположительно подверженные воздействию указанных потенциальных источников.

Организация и ведение объектного мониторинга

Обоснование объекта мониторинга

Из данного выше определения мониторинга следует обоснование его объекта как участка геологического массива, заключающего потенциальный источник и вероятный объект воздействия.

В качестве потенциального источника избирается технологический объект, предположительно инициирующий тот или иной вид воздействия. В дальнейшем по мере проявления признаков воздействия объектом мониторинга становится непосредственный источник воздействия, а при отсутствии таких признаков наблюдения проводятся в контрольном варианте.

Объект воздействия и вероятного ущерба устанавливается на предпроектных стадиях. Обоснование объектов ущерба при мониторинге заключается в переводе объектов ущерба по факту проявления воздействия из категории вероятных в категорию действительных.

Предмет объектного мониторинга

Предметом мониторинга является физическая модель воздействия источника на геологический массив, подземную гидросферу и поверхностный сток. Для источников, связанных с отбором подземных вод, это депрессионные воронки, для источников, связанных с притоками в водоносные горизонты, это конусы репрессии. Для источников, связанных с привносом растворенного вещества в водоносные горизонты это ареалы растекания и ореолы рассеяния индикаторов. Для источников газово-аэрозольного воздействия это ореолы загрязнения почв и воздушные ореолы.

В задачу мониторинга входит воспроизведение в натуре физической модели последствий в объеме, достаточном для экстраполяции пространственно-временных закономерностей воздействия в конкретных геолого-гидрогеологических условиях участка.

Воспроизведенная физическая модель воздействия обеспечивает возможность прогнозных мониторинговых оценок.

Пример физической модели гидрохимического воздействия — ореол рассеяния — показан на рис. 5.

Стадийность ведения мониторинга

Рекомендуется трехстадийная схема ведения объектного мониторинга со стадиями: предварительной, производственной и ликвидационной.

Предварительная стадия относится к периоду времени, когда технологический источник существует, но признаков воздействия нет. В этом случае осуществляется контрольный вариант мониторинга. Цель его — обоснование необходимости полномасштабного мониторинга или отсутствия такой необходимости, т.е. предусматривается два варианта событий: а) по данным контрольных наблюдений признаки воздействия фиксируются, и мониторинг предварительной стадии переводится в следующую стадию более детальных наблюдений, б) признаки воздействия не фиксируются, и мониторинг ограничивается простейшими контрольными наблюдениями.

Продолжение контрольных наблюдений при действующем технологическом источнике воздействия вызывается необходимостью аргументированной реакции на претензии заинтересованных субъектов окружающей среды и контролирующих органов.

Производственная стадия относится к периоду нормального функционирования технологического источника с проявлением признаков непосредственного воздействия в окружающей среде. В этом случае осуществляется полномасштабный мониторинг. Основные задачи мониторинга на производственной стадии — прослеживание пространственно-временных закономерностей распространения воздействия в окружающей среде, т.е. воспроизведение физической модели воздействия в натурных условиях. На этой основе производится прогноз последствий воздействия или коррекция прогноза. Цель мониторинга на этой стадии — информационное обеспечение проектов сопутствующих и ликвидационных природоохранных мер.

Ликвидационная стадия мониторинга относится ко времени остановки технологического и затуханию непосредственного источника воздействия. Основные задачи мониторинга на этой стадии — прослеживание закономерностей релаксации (восстановления) и оценка эффективности ликвидационных природоохранных мер по факту их реализации. Цель мониторинга данной стадии — информационное обеспечение проектов ликвидационных природоохранных мер.

Объектный мониторинг предприятий по добыче и переработке руд представляет собой единый процесс исследования. Однако на различных этапах этого процесса изменяются цели и задачи наблюдений. Стадийность мониторинга обеспечивает своевременную коррекцию ведения наблюдений.

Наблюдательные сети, периодичность наблюдений,

индикаторы воздействия

Прослеживание различных видов воздействия достигается использованием совокупности стационарных пунктов наблюдения — скважин, гидрометрических постов, мест опробования различных сред (почв, воздуха, вод). Совокупность пунктов наблюдения представляет собой пространственную систему, обеспечивающую воспроизведение пространственно-временных закономерностей распространения воздействия, называемую наблюдательной сетью. На предварительной стадии мониторинга это одиночные пункты наблюдения, задаваемые вблизи технологических источников воздействия. Собственно наблюдательная сеть развивается по мере проявления признаков воздействия по результатам наблюдений в отдельных пунктах. Количество наблюдательных пунктов, их расположение и расстояние между ними и представляют собственно наблюдательную сеть.

Наблюдательные сети не создаются загодя в полном объеме, а развиваются постепенно от контрольных пунктов с учетом получаемых результатов, исходя из строения и направления развития физических моделей, которые в общих чертах известны априори. Например, распространение растворенного вещества происходит в направлении вектора скорости потока-носителя, в то время как гидродинамическое воздействие распространяется во всех направлениях от объекта возмущения, потока подземных вод. Общее требование к наблюдательным сетям — обеспечение представительного охвата физической модели воздействия.

Периодичность наблюдений также не задается раз и навсегда, а корректируется в зависимости от степени и характера воздействия и результатов наблюдений. Примеры периодичности замеров можно видеть на рис. 6, 7.

Прослеживание различных видов воздействия осуществляется с помощью определенных показателей воздействия или индикаторов. В каждом конкретном случае необходимо обоснование представительного индикатора. Под представительными индикаторами понимаются показатели, характерные для вещества источников воздействия или процессов, инициируемых ими. Это содержание компонентов загрязнения, способных к дальней миграции, показатели изменения напора подземных вод при гидродинамическом воздействии, это балльность при сейсмическом и шумовом воздействии, показатели устойчивости при изучении склоновых явлений и другие показатели.

Мониторинг водоотлива и водоотбора

Под водоотливом понимаются все виды извлечения подземных вод, практикуемые для осушения геологического массива.

Водоотбор — все виды использования подземных вод для водоснабжения горнорудного предприятия и других целей.

Объектами мониторинга при водоотливе являются водоприемная система, система водоотвода, эксплуатируемые и смежные водоносные горизонты, эксплуатируемые водотоки и водоемы-приемники дренажных вод. Непосредственным источником воздействия на подземную и поверхностную гидросферы являются дренажные воды. Собственно водоотлив обусловливает гидродинамическое воздействие на подземные и поверхностные воды. Водоотвод — гидрохимическое и радиационное воздействие на поверхностные водотоки и водоемы.

Предметом мониторинга при водоотливе служат депрессионные воронки в пределах эксплуатируемого и смежных водоносных горизонтов и ореолы рассеяния дренажных вод в гидрографических сетях.

Индикатор гидродинамического воздействия — это понижение уровня подземных вод и величина водопритока подземных вод к водоприемной системе. Индикаторами гидрохимического воздействия являются содержание механической взвеси в дренажных водах и водах водотока-приемника и содержание представительных компонентов химического состава. Ими могут быть компоненты исходного состава подземных вод, компоненты мобилизации, характерные для конкретного вещественного состава эксплуатируемого рудного месторождения, и технологические добавки системы водоподготовки.

Наблюдательные сети при водоотливе представляют собой систему наблюдательных скважин при прослеживании гидродинамического воздействия и систему гидропостов при прослеживании гидрохимического воздействия водоотвода. Состав работ при мониторинге водоотлива включает, таким образом, систематические замеры водопритока в водоприемных системах и замеры уровня подземных вод в сетях наблюдательных скважин. Наблюдение за составом дренажных вод заключаются в периодическом отборе проб и выполнении лабораторных анализов содержания представительных индикаторов.

По результатам мониторинга водоотлива определяются показатели фильтрационных и емкостных свойств эксплуатируемых и смежных водоносных горизонтов, полностью или фрагментарно воспроизводятся пространственно-временные закономерности формирования депрессионных воронок. По результатам мониторинга водоотвода воспроизводятся пространственно-временные закономерности распространения компонентов дренажных вод от мест их слива в пределах водотоков-приемников.

Обработка и интерпретация опытно-фильтрационных наблюдений подробно описывается в [44]. Обработка и интерпретация результатов гидрохимических исследований излагается в [45]. Методика наблюдений на водозаборах аналогична описанной методике мониторинга водоотлива. Различия заключаются в системах водоотвода. Собственно водоотлив и водоотвод представляют собой единый процесс. При водоотборе подземных вод для водоснабжения системы водоотвода (хозбытовые стоки) функционально обособлены и превращены в более сложную систему канализации. Однако при сливе хозбытовых стоков в гидрографические сети дальнейшая методика мониторинга водоотвода практически та же. По результатам мониторинга водоотлива и водоотбора производится оценка гидродинамического и гидрохимического воздействий на подземную гидросферу и гидрографическую сеть.

При гидродинамическом воздействии оценивается его степень. На этой основе определяются объекты ущерба, затем оцениваются ущербные последствия по времени их проявления: непосредственные, близкие и отдаленные. В зависимости от этого оценивается способ реализации природоохранных мер по альтернативе: неотложные меры и меры с отложенной реализацией.

Заключительный шаг оценки — предложения по сопутствующим природоохранным мерам: меры по реконструкции объектов ущерба (водозаборов) и меры по физической компенсации (восполнению) ущерба.

По данным о гидрохимическом воздействии производится оценка водоотвода. Логика этой оценки иллюстрируется схемой (рис. 9). Как видно, в зависимости от качества дренажных вод предлагаются сопутствующие меры по ограничению гидрохимического ущерба по вариантам: накопление в бассейнах, водоподготовка, отвод в гидрографическую сеть при условии согласования, возврат в водоносный горизонт, подземное захоронение.

Рис. 9. Схема отработки рекомендаций по водоотводу

дренажных вод

Мониторинг на объектах открытого выщелачивания

В технологическом отношении объектами данного вида мониторинга являются: полигоны подземного скважинного выщелачивания, блоки подземного шахтного выщелачивания, полигоны кучного выщелачивания на поверхности.

Основные непосредственные источники воздействия этих объектов на геологический массив — остаточные сернокислотные растворы в недрах (при скважинном ПВ), в горных выработках (при блочном ПВ), в штабелях (при кучном выщелачивании). Основные при этом гидрохимические и радиационные виды воздействия.

Остаточные растворы в своем составе содержат три группы компонентов: компоненты рабочих растворов, компоненты мобилизации и компоненты передела продуктивных растворов. Все они — компоненты загрязнения природных вод и фильтрующих пород геологического массива. Компонентами радиоактивного загрязнения являются природные радионуклиды уранового и ториевого радиоактивных рядов.

Предметом мониторинга в этих условиях служат ареалы растекания остаточных растворов в недрах при скважинном ПВ, в горных выработках и геологическом массиве — при блочном ПВ, в штабелях и на поверхности — при КВ. Наибольшие по объему ареалы остаточных растворов скважинного ПВ.

Представительными индикаторами гидрохимического воздействия при ПВ урана служат сульфат- и нитрат-ионы. При детализации ареала, установленного по представительным индикаторам, используются и другие индикаторы, например, радиоактивные ионий, полоний, уран и другие нормируемые элементы.

Возможности минимизации ущерба от гидрохимического воздействия остаточных растворов заключаются в их нейтрализации перед выводом в места хранения либо в качестве ликвидационной меры. Способы нейтрализации зависят от состава остаточных растворов, который определяется технологией открытого выщелачивания. Наибольшие возможности подготовки остаточных растворов существуют при кучном выщелачивании, наименьшие — при подземном скважинном способе. Так, при переработке содовых остаточных растворов на установках обратного осмоса, практикуемой в США, конечный продукт в виде рапы составляет треть объема растворов и накапливается на поверхности [61]. Это создает дополнительные проблемы хранения или утилизации. Прецедентов переработки сернокислотных растворов при скважинном ПВ пока нет.

Основная стадия ведения объектного мониторинга на объектах открытого выщелачивания — стадия ликвидационная.

Для общей оценки воздействия источников, связанных с объектами открытого выщелачивания на геологическую среду, предлагается примерная схема (рис. 10).

Рис. 10. Схема отработки рекомендаций по предупреждению

и ограничению ущерба от остаточных растворов ПВ

По этой схеме все случаи добычи открытым выщелачиванием разделяются на две группы:

— с условиями, допускающими оставление остаточных растворов в недрах,

— с условиями, не допускающими оставление остаточных растворов в недрах после прекращения добычи.

Оставление остаточных растворов в недрах можно считать возможным при следующих допущениях:

— рудовмещающие водоносные пласты непригодны для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения,

— последствия миграции остаточных растворов в обозримом будущем не приводят к необратимому ущербу действующим, проектируемым и вероятным источникам централизованного водоснабжения,

— нахождение остаточных растворов в недрах исключает проявление их на поверхности земли и не угрожает среде обитания.

Наличие таких условий — признак, разрешающий оставление растворов в недрах, отсутствие их — признак, запрещающий оставление. При этом под оставляемыми растворами помимо растворов скважинного ПВ подразумеваются фильтрационные потери КВ и раствора блочного выщелачивания, оставляемые при затоплении горных выработок.

По схеме (см. рис. 10) разрешение этой альтернативы в пользу первой группы условий предполагает меры по ограничению воздействия: выбор щадящей технологии, ограничение производительности предприятия, утилизация растворов в технологическом цикле. Разрешение альтернативы в пользу второй группы условий обязывает к мерам по предупреждению и ликвидации ущерба: отказ от эксплуатации, рекультивация водоносного горизонта с извлечением и переработкой растворов, подземное захоронение в пригодные для этой цели водоносные горизонты.

Требования к наблюдательным сетям и периодичности гидрохимического опробования зависят от способа открытого выщелачивания и оценок по указанной схеме. Так, при скважинном подземном выщелачивании предметом мониторинга на ликвидационной стадии является ареал растекания остаточных растворов. Основная задача наблюдений — контроль положения ареала в пространстве. Для этого требуется относительно равномерная сеть наблюдательных скважин. В их качестве используются подготовленные для этой цели технологические скважины добычных полигонов. Изменение положения оставленного ареала — процесс медленный, поэтому начальную периодичность опробования можно принять ежеквартальной.

При блочном подземном выщелачивании предмет мониторинга — растворы смешения при ликвидационном затоплении добычных горных выработок. Для опробования можно использовать имеющиеся наблюдательные сети гидродинамического мониторинга. Периодичность опробования в начальный период ежемесячная с последующей коррекцией.

При кучном выщелачивании предмет мониторинга — фильтрационные потери технологических растворов, которые по техническим условиям не должны быть большими. Мониторинг в этом случае ограничивается контрольным вариантом. После завершения процесса КВ предметом мониторинга становятся остаточные растворы, их нейтрализация и водоотвод.

Мониторинг фильтрационных потерь из хвостохранилищ

Объектом мониторинга данного вида является участок геологического массива с хвостохранилищем. Хвостохранилища как инженерные сооружения, предназначенные для складирования и хранения отходов гидрометаллургических заводов, извлекательных и обогатительных фабрик, состоят из емкостей, ограничивающих дамб с дренажами, оснований из водоупорных материалов. По условиям поверхности различают хвостохранилища равнинного и овражного типов, по способам укладки хвостового материала — хвостохранилища наливного и намывного типов. В хвостохранилища складируются твердые отходы дробления и измельчения, насыщенные растворами технологических реагентов. Гранулометрический состав твердой фазы — от пылеватых до грубопесчаных фракций. Укладка осуществляется в виде кека или пульпы с Ж:Т = 8 — 10 (гидравлический способ). В качестве жидкостей для гидротранспорта используются и остаточные технологические растворы.

Поверхность хвостохранилища занимает пруд-отстойник, окруженный пляжами. При гидравлическом способе складирования (намыва) достигается необходимая дифференциация хвостового материала: илы в центре, грубозернистые пески на периферии, что обеспечивает устойчивость тела хвостохранилища. Тело хвостохранилища в течение всего периода складирования находится в водонасыщенном состоянии. При наличии оттока формируется поток хвостовых вод — фильтрационные потери жидкой фазы. Величина фильтрационных потерь в известных нам примерах достигает 1200 — 8000 м3/сут.

Фильтрационные потери жидкой фазы хвостохранилищ — непосредственный источник воздействия на геологический массив. Жидкая фаза хвостохранилищ имеет сложный состав, состоящий из компонентов технологических растворов и компонентов мобилизации — элементов рудного вещества и сопутствующих элементов. По многим показателям имеет место превышение норм. Индикатор гидрохимического воздействия обосновывается в каждом конкретном случае в зависимости от состава жидкой фазы. В качестве индикаторов используются сульфат- и нитрат-ионы гидрохимического воздействия хвостохранилищ ГМЗ урана. Фильтрационные потери служат источником гидрохимического, радиационного и гидродинамического воздействия на подземные воды.

Предметом гидродинамического мониторинга является конус репрессии, формирующийся в водоносном горизонте, подверженном гидродинамическому воздействию. Ущербным следует считать подъем уровня подземных вод до близповерхностных интервалов. Степень ущерба от подъема уровня определяется в зависимости от особенностей конкретных объектов ущерба.

Предмет гидрохимического и радиационного воздействия — ореолы рассеяния или ареалы растекания в водоносных горизонтах. Проявления ореолов или ареалов зависят от соотношения расходов фильтрационных потерь и расходов потоков подземных вод на участках хвостохранилищ. Ущербным является гидрохимическое и радиоактивное загрязнение водоносных горизонтов питьевого качества выше норм. Объекты ущерба — собственно водоносные горизонты и водозаборы подземных вод.

Основная задача мониторинга фильтрационных потерь хвостохранилища состоит в воспроизведении конусов репрессии, ореолов или ареалов растекания жидкой фазы. Примеры воспроизведения ореола рассеяния урана в хвостохранилище ГМЗ и в водоносном горизонте показаны на рис. 4, 5. На рис. 4 показан ореол рассеяния урана в теле хвостохранилища, а на рис. 5 — ореол в водоносном горизонте. В данном случае расход фильтрационных потерь был существенно меньше расхода потока подземных вод, поэтому гидродинамическое воздействие было незначительным и конус репрессии не проявлен. Рис. 5 дает представление о наблюдательной сети, позволившей полностью воспроизвести ореол в пространстве и показать его стабильное состояние во времени.

При общей оценке воздействия хвостохранилищ следует придерживаться схемы, представленной на рис. 11.

Рис. 11. Схема оценки гидродинамического и гидрохимического

воздействий фильтрационных потерь из хвостохранилищ

Фильтрационные потери могут быть и могут быть сведены к минимуму за счет конструкции основания и выбора площадки.

Удачный выбор площадки и современные конструкции основания (слоистые основания, дренажи и непроницаемые пленки) могут практически исключить фильтрационные потери. В этом случае ни гидродинамическое, ни гидрохимическое воздействие не предполагаются, а мониторинг ограничивается контрольным вариантом (по единичным скважинам).

В других случаях на хвостохранилищах наливного и намывного типов при гидравлическом способе укладки и транспортировки фильтрационных потерь не избежать. В этих условиях определяющая роль принадлежит грунтам под основанием хвостохранилища. При размещении хвостохранилищ на водоупорных грунтах фильтрационные потери образуют поверхностные потоки — подотвальные воды. В результате происходит загрязнение поверхности и гидрографической сети.

При наличии фильтрующих грунтов под основанием хвостохранилища фильтрационные потери становятся непосредственным источником загрязнения подземных вод и гидродинамического воздействия.

В зависимости от соотношения расходов фильтрационных потерь и потоков подземных вод гидрохимическое воздействие проявляются либо по ореольной схеме при незначительном гидродинамическом воздействии , либо по ареальной схеме, когда загрязнение происходит без рассеяния, а гидродинамическое воздействие на поток подземных вод значительно . При последнем условии формируется конус репрессии. Возможны промежуточные схемы.

Фильтрационные потери хвостохранилища урановых ГМЗ загрязняют подземные воды природными радионуклидами (уран, ионий, полоний и другие элементы).

Полномасштабный мониторинг фильтрационных потерь хвостохранилищ при наличии объектов ущерба осуществляется в три стадии. В ликвидационную стадию отслеживаются закономерности деградации объемных форм распространения загрязнения и эффективность мер по консервации хвостохранилища.

* * *

Помимо фильтрационных потерь жидкой фазы на хвостохранилищах возможны и другие источники воздействия. Так, наличие в гранулометрическом составе значительного содержания тонкой фракции обуславливает вероятность пыления. В производственную стадию опасность ветрового разноса невелика, поскольку тело хвостохранилища находится в водонасыщенном состоянии, а тонкие фракции сосредоточиваются под прудком.

Вероятность пылевого воздействия возрастает по мере обезвоживания хвостохранилища, что обязывает к консервации в виде покрытия тела хвостохранилища подходящими грунтами и созданием дернового слоя.

При эксплуатации хвостохранилищ возникает необходимость оценки устойчивости бортов во избежание аварийных разрушений с последующим образованием явлений, подобных селям. Расчет устойчивости требует обеспечения исходными данными (угол внутреннего трения и сцепления), которые определяются методом сдвиговых лабораторных испытаний образцов хвостового материала. Для отбора образцов бурят скважины в теле хвостохранилища. Для оценки указанных видов воздействия мониторинг не обязателен, работы по обеспечению такой оценки носят разовый характер.

По результатам мониторинговых и разовых оценок хвостохранилищ принимаются следующие решения по природоохранным мерам:

— продолжение безопасной эксплуатации,

— решение о досрочном прекращении ущербной эксплуатации хвостохранилища,

— решение по мерам физической компенсации ущерба,

— решения по досрочным или проектным мерам консервации хвостохранилища,

— решение о прекращении или продолжении мониторинга.

* * *

В целом при оценке воздействия эксплуатирующего объекта на геологическую среду удобно пользоваться схемой (рис. 12).

Рис. 12. Схема оценки последствий деятельности добычного

и перерабатывающего комплексов

По результатам описанных мониторинговых и разовых оценок по всем источникам и видам воздействия принимаются решения о необходимости, последовательности реализации и содержании природоохранных мер. Наряду с изложенными необходимы дополнительно следующие итоговые оценки:

— квалификация последствий по степени воздействия в качестве ущербных и неущербных,

— ранжирование ущербных последствий по времени проявления как непосредственные, близкие и отдаленные,

— квалификация природоохранных мер как мер неотложных, мер с отложенной реализацией и мер ликвидационных,

— решение на продолжение мониторинга в контрольном или полномасштабном варианте.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абрамов А.А. Технология окисленных и смешанных руд цветных металлов/М.: Недра, 1986. 206 с.

2. Бондаренко Е.Е., Пахомов О.В. Комплексное исследование свойств железной руды//Комплексная разработка железорудных месторождений КМА. Сб. научн. тр. ЛебГОК, 1982.

3. Волков В.И., Епифанцева В.Д., Гусаров М.Н. Проблемы охраны окружающей среды на предприятиях РАО «Норильский никель»//Цветные металлы, 1996, N 5. С. 84 — 89.

4. Горный журнал, 2002, N 2. С. 30.

5. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды РФ в 1994 г.» М.: 1995. С. 191 — 192.

6. Додин Д.А., Неручев С.С., Чернышов Н.М. Проблемы комплексного использования платиносодержащих руд России//Горный журнал, 1997, N 2. С. 8 — 11.

7. Дрожко Е.Г., Самсонов Б.Г., Самсонова Л.М., Зинин А.И., Зинина Г.А. и др. Математическая модель распространения загрязнений в системе мониторинга подземных вод. Г. Озерск, ПО «Маяк»//Вопросы радиационной безопасности, 1990, N 2. С. 31 — 42.

8. Егоров В.Л. Основы обогащения руд/М.:, Недра, 1980.

9. Зеленов В.И. Методика исследования золото- и серебросодержащих руд/ М.: Недра, 1989. С. 300.

10. Изв. высших уч. заведений. Горный журнал. Уральское горное обозрение. 1996, N 10 — 11. С. 106.

11. Изоитко В.И., Шумская Е.Н. Лежалые хвосты обогатительных фабрик как источник минерального сырья//Обогащение руд, 2000, N 3. С. 37 — 39.

12. Ильковский К.К. Горно-обогатительное предприятие изменяет структуру добычи: экологический аспект//Обогащение руд, 1998, N 1. С. 38 — 44.

13. Плаксин И.Н., Юхтанов Д.М. Гидрометаллургия/ М.:, Металлургиздат, 1949. С. 730.

14. Казаков В.А. Тезисы доклада на Совещании во ВНИИХТе, с. 27 — 29 2001 г.

15. Казимиров М.П. Технология и оборудование для повторной обработки золотоносных песков//Горный журнал, 2002, N 2. С. 50 — 51.

16. Калинников В.Т. Комплексное освоение месторождений Кольского полуострова//Журнал прикладной химии, 1997, т. 80, N 5. С. 705 — 712.

17. Карамазин В.В., Карамазин В.И. Магнитные и электрические методы обогащения/ М.: Недра, 1988.

18. Крючков В.В. Предельные антропогенные нагрузки и состояние экосистем Севера//Экология, 1991, N 3. С. 28 — 40.

19. Кузькин А.С. Флотационные реагенты. Состояние и перспективы развития технологических режимов флотации//Обогащение руд, 1994, N 4. С. 27 — 30.

20. Магнитно-флотационное обогащение окисленных железных руд//Горный журнал, 1978, N 11. С. 69 — 71.

21. Методические указания. Применение водооборота при цианировании золотосодержащих руд и концентратов/ М.:, ВИМС, 1991. С. 36.

22. Минеральное сырье. Краткий справочник/ М.:, ЗАО «Геоинформмарк». 1999, 302 с.

23. Мокроусов В.А., Гольбек Г.Р., Архипов О.А. Теоретические основы радиометрического обогащения руд/ М.: Недра, 1968.

24. Мокроусов В.А., Лилеев В.А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд/ М.: Недра, 1979.

25. Овсейчук В.А. Технология производства урана из руд Стрельцовского рудного поля//Горный журнал, 1998, N 1.

26. Обогащение руд, 1998, N 1. С. 38 — 44. — Баранов В.Ф., Сазонов Г.Т., Ярошенко В.И. Проектирование рудообогатительных комплексов для освоения небольших месторождений.

27. Обогащение руд черных металлов. Сб./ М.: Недра, 1976. С. 17 — 24. — Карпов В.В., Фидель Г.А., Герасимов М.А. Промышленные испытания сухой магнитной сепарации на обогатительной фабрике Лебединского ГОКа.

28. «Об отходах производства и потребления». Федеральный закон. Сб. Собрание Законодательства РФ от 29 июня 1998 г., N 26, ст. 3009, С. 5527 — 5536.

29. «Об экологической экспертизе». Федеральный закон N 174-ФЗ от 23.11.95.

30. «Об охране окружающей природной среды». Федеральный закон, 10 января 2002 г. N 7-ФЗ. Еженедельная экологическая газета «Спасение», N 1 — 2 (259 — 260), январь 2002 г.

31. Об оценке воздействия на окружающую среду в Российской Федерации. Положение. Утв. приказом Минприроды России N 222 от 18.07.94.

32. Об утверждении критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды. Приказ Министерства природных ресурсов N 511 от 15.06.2001.

33. «О внесении изменений и дополнений в Закон Российской Федерации «О недрах» (сб. Законодательства РФ, 1995, N 10, ст. 823, С. 1592 — 1622).

34. О федеральной целевой программе «Обращение с радиоактивными отходами и отработавшими материалами, их утилизация и захоронение на 1996 — 2005 годы». Постановление Правительства РФ//Сб. Законодательства РФ, 1995, N 44, ст. 4184, С. 7812 — 7848.

35. Плаксин И.Н., Юхтанов Д.М. Гидрометаллургия/ М.:, Металлургиздат, 1949, С. 730.

36. Полькин С.И. Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов/ М.: Недра, 1987.

37. Полькин С.Н., Адамов Э.В., Панин В.В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов/ М.:, Недра, 1982.

38. Положение о проведении Государственной экологической экспертизы. Утверждено Постановлением Совета Министров — Правительства Российской Федерации от 11.06.1996, N 698.

39. Положение о порядке лицензирования пользования недрами. Утверждено Постановлением Верховного Совета РФ от 15 июля 1992 (ВСНД РФ и ВС РФ, 1992, N 33, ст. 1917).

40. Радиационные аварии. Алексахин Р.М., Булдаков Л.А., Губанов В.А. и др. Изд. АТ, 2001. С. 752.

41. Развитие гравитационного обогащения в комбинированных схемах переработки минерального сырья. — Лопатин А.Г., Базилевский А.М., Райвич М.Д. и др. В кн. Комплексная переработка минерального сырья. М.:, Наука, 1992. С. 102 — 106.

42. Рашкин А.В. Повышение экологической безопасности разработки россыпных месторождений Забайкалья//Горный журнал, 1996, N 9 — 10.

43. Россман Г.И., Петрова Н.В., Самсонов Б.Г. Экологическая оценка рудных месторождений//Минеральное сырье, 2000, N 9. 150 с.

44. Самсонов Б.Г. Приток подземных вод к разведочным горным выработкам/ М.: Недра, 1991. 160 с.

45. Самсонов Б.Г., Самсонова Л.М. Миграция вещества и решение гидрогеологических задач/ М.: Недра, 1987. 117 с.

46. Справочник по обогащению руд. Основные процессы/ М.: Недра, 1983.

47. Справочник по обогащению руд. Специальные и вспомогательные процессы/М.: Недра, 1983.

48. Справочник по обогащению руд черных металлов. Т.3. Обогатительные фабрики, М.: Недра, 1982.

49. Справочник по обогащению и агломерации руд черных металлов/М.: Недра, 1964. С. 10 — 38, 392 — 452, 454 — 458.

50. Сулаквилидзе Н.В., Ткаченко М.И. Об извлечении металлов из лежалых хвостов обогатительных фабрик Нерчинского полиметаллического комбината//Цветные металлы, 1990, N 3. С. 102 — 103.

51. Теория и технология флотации руд — Богданов О.С., Максимов И.И., Поднек А.К. и др. М.: Недра, 1980. С. 36 — 38.

52. Технологическая оценка минерального сырья. Опытные установки. Справочник (под ред. П.Е. Остапенко)/ М.: Недра, 1991. С. 271 — 278.

53. Усачев П.А. Эколого-технологические проблемы комплексной переработки минерального сырья. Сб. Комплексная переработка минерального сырья/ М.: Наука, 1992. С. 154 — 164.

54. Фильшин Ю.И., Самосий А.П. К разработке экологически чистой технологии обогащения полиметаллических руд на Зыряновской обогатительной фабрике//Цветные металлы, 1989, N 12. С. 96 — 97.

55. Ходжаев О.Ф., Хасанов Т.Т., Каландаров К.С. Химическая переработка металлосодержащих отходов//Цветные металлы, 1992, N 12. С. 41 — 44.

56. Чикин Ю.М., Перфильев О.Г., Лебедева В.Г. Оборотное водоснабжение на золотоизвлекательных фабриках/ М.: Цветметинформация, 1978.

57. Черняк А.С. Химическое обогащение руд/ М.: Недра, 1976. С. 295.

58. Шеховцов А.А., Звонов В.И. Приоритетные города Российской Федерации по уровню антропогенной нагрузки//Ресурсосберегающие технологии экспресс-информации. 1993, N 21. С. 12 — 28.

59. Юров П.П., Ветрова Е.Ф., Арматова З.П. Разработка и освоение технологии обогащения окисленных железных руд. — В кн. Обогащение руд черных металлов/ М.: Недра, 1978, вып. 7. С. 74.

60. Progress in Decommissioning and Rehabilitation. Wismut. Hemnitz BMWJ — Documentation N 370, 1995, p. 14 — 16.

61. Uogt T.C. In-Situ Leaching of Crownpoint New-Mexico Uranium Ore: Pilot-Test. J. Petz. Techn., Dec., 1994, p. 2243 — 54.

производственный и научно-исследовательский институт

по инженерным изысканиям в строительстве

(пнииис госстроя ссср)

РУКОВОДСТВО
ПО ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИМ ИЗЫСКАНИЯМ
НА ОПОЛЗНЕВЫХ СКЛОНАХ ЮЖНОГО БЕРЕГА
КРЫМА

Москва Стройиздат 1978

Рекомендовано отделом инженерно-геологических
процессов ПНИИИС.

Руководство по инженерно-геологическим изысканиям
на оползневых склонах Южного берега Крыма. М., Стройиздат, 1978. 74 с. (Произв.
и науч.-исслед. ин-т по инж. изысканиям в стр-ве ПНИИИС Госстроя СССР).

В основу Руководства
положены результаты исследований ПНИИИС по теме «Инженерно-геологический анализ
и оценка эффективности противооползневых мероприятий в типичных оползневых
районах ЮБК», вскрывшие существенные недостатки в проведении изыскательских
работ в данном регионе и позволивших выявить специфические особенности
развивающихся здесь оползневых процессов.

Руководство содержит
краткие сведения о природных условиях Южного берега Крыма, анализ основных
недостатков изыскательских работ, основные вопросы, на которые рекомендуется
обращать особое внимание при проведении изысканий, рекомендации по общей
постановке изысканий, способствующие их усовершенствованию, рекомендации по
проведению отдельных видов изыскательских работ.

Предназначено для
инженерно-технических работников проектных и инженерно-изыскательских
организаций.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

1. Общие положения

A. Специфика природных условий
развития оползней на ЮБК

Б. Основные вопросы изысканий н a оползневых склонах ЮБК

B. Рекомендации по общей:
постановке изысканий на ЮБК

Г. Требования к составлению
программы изысканий

2. Рекомендации по проведению
изыскательских работ

A. Инженерно-геологическая съемка

Б. Проходка горных выработок и
буровых скважин

B. Геофизические исследования

Г. Исследования свойств грунтов
лабораторными и полевыми методами

Д. Опытно-фильтрационные работы

Е. Стационарные наблюдения за
режимом подземных вод на оползневых склонах

Ж. Стационарные наблюдения за
оползневыми подвижками

3. Гидрометеорологические работы

И.
Статистические методы исследования оползневых процессов

К. Лабораторное моделирование

Л. Расчеты устойчивости
оползневых склонов

М. Камеральная обработка
материалов изысканий

Приложение
1. Алгоритмы расчетов устойчивости оползневых склонов

Приложение
2. Схема тектонических условий развития оползневой системы и формула ее общей
структуры

Приложение
3. Полная структурная формула оползневой системы

Приложение
4. Карта и таблица основных характеристик смещенных блоков флишевых пород

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее Руководство
разработано институтом ПНИИИС Госстроя СССР как дополнение к «Рекомендациям по
инженерно-геологическим изысканиям в районах развития оползней» (ПНИИИС,
Фундаментпроект, М., 1969).

Необходимость разработки
Руководства возникла в связи с большими объемами инженерных изысканий,
вызванных расширяющимся интенсивным освоением чрезвычайно сложных в
инженерно-геологическом отношении, нередко считавшихся малопригодными для
строительства оползневых склонов Южного берега Крыма (ЮБК), наличием серьезных
недостатков в проведении изыскательских работ и отсутствием
нормативно-методических документов, регламентирующих изыскания в специфических
природных условиях данного региона.

Задачей Руководства
является повышение уровня инженерно-геологических изысканий с целью обеспечения
качественных исходных данных, необходимых для принятия технически правильных и
экономически наиболее целесообразных решений при проектировании. При проведении
изысканий в данном регионе необходимо пользоваться в качестве основных
документов «Рекомендациями по инженерно-геологическим изысканиям в районах
развития оползней» (ПНИИИС, Фундаментпроект, 1969), «Руководством по
инженерно-геологическим изысканиям в оползневых районах» (Фундаментпроект,
Стройиздат, 1966), главой СНиП II -А.13-69
«Инженерные изыскания для строительства. Основные положения», а также
соответствующими инструкциями, руководствами и методическими пособиями по
проведению отдельных видов изыскательских работ.

Настоящее Руководство
представляет собой дополнение к указанным документам, отражая особенности
отдельных видов работ применительно к специфике природных условий ЮБК.

Большинство положений
настоящего Руководства могут быть использованы при проведении изысканий и в
других горных регионах с широким развитием оползней.

В разработке Руководства
принимали участие канд. геолого-минерал. наук М.К. Рзаева (разд. 1, 2А, Б, Ж,
Л, М, а также уточнения и добавления к разделам 2В-Е, Л), д-р геолого-минерал,
наук И.Я. Пантелеев и канд. геолого-минерал, наук В.Н. Кожевникова (разд. 2Д,
Е), канд. геолого-минерал. наук И.Г. Коробанова и инж. З.И. Эппель (разд. 2Г),
кандидаты геолого-минерал. наук А.Н. Бого любов,
Ю.И. Баулин, инженеры Д.В. Квятковский (Фундаментпроект), В. A . Шемшурин и канд. геолого-минерал. наук А.Д.
Жигалин (разд. 2В), М.Н. Костяницын (разд. 23), канд. геолого-минерал, наук
Г.З. Блохман (разд. 2И), инженеры О.Н. Ларичев (разд. 2Л), Р.И. Цибина (разд.
2М).

Общее руководство
работами и общее научное редактирование Руководства выполнено канд.
геолого-минерал, наук М.К. Рзаевой.

1.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

А. СПЕЦИФИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ ОПОЛЗНЕЙ НА ЮБК

1.1. ЮБК характеризуется
широким развитием пород мезозойского терригенного флиша (таврической серии и
средней юры), представленных переслаиванием аргиллитов, алевролитов и
песчаников, обычно слагающих среднюю и нижнюю части южнобережного склона, и
пород терригенно-карбонатного комплекса верхней юры, слагающих верхнюю часть
склона. Кроме того, терригенно-карбонатные отложения спорного возраста и
генезиса (массандровские ? или верхнеюрские ?) протягиваются от подножья
яйлинского обрыва к морю в виде полос шириной до 2
км.

1.2.
Структурно-тектонический фон развития оползней на ЮБК характеризуется наличием
большого количества складчато-блоковых структур разных порядков, а также
разновозрастных и разнонаправленных разрывных тектонических нарушений.

1.3. Флишевые породы
таврической серии характеризуются весьма интенсивной дислоцированностыо, а в
пределах зон разрывных тектонических нарушений — интенсивной трещиноватостыо,
раздробленностью, иногда милонитизацией, наличием многочисленных крутопадающих
плоских поверхностей скольжения, нередко покрытых тонкой пленкой
мягкопластичных глин.

Для отложений средней юры
характерна меньшая степень дислоцированности и чередование участков дробления и
интенсивного перемятия пород (вдоль зон разрывных тектонических нарушений) с
участками довольно спокойного залегания слоев сравнительно мало нарушенных
пород.

1.4. Породы флишевой
толщи, особенно таврической серии, испытавшие ранее огромное тектоническое и
гравитационное давление, подвергаются на склоне энергичным процессам разгрузки
и выветривания (на глубину до 50
м и более). Выветриванию наиболее подвержены аргиллиты,
среди которых прослеживается целый ряд различных по степени выветрелости
литологических типов с весьма сложным, зависящим от многих факторов,
распределением в склоне.

1.5. В результате
выветривания в флишевой толще образуются прослои очень слабых пород — сильно
выветрелых и разуплотненных тонкочешуйчатых, «глинизированных» аргиллитов (и
даже глин), прочность которых в водонасыщенном состоянии еще более снижается
при вибрации.

В случае падения прослоев
таких пород в сторону ската склона (а при характерной для ЮБК сложной системе
пликативных и разрывных дислокаций разных порядков и направлений, переменном по
отношению к осям складок направлении береговой линии и различно ориентированных
эрозионных врезах нередки такие сочетания этих условий, когда направление
падения слоев слабых пород совпадает со скатом склона) они являются
фактическими и потенциально возможными зонами оползневого скольжения,
отчленяющими подготовленный к смещению массив горных пород от коренного склона.

1.6. Неотектоническая
обстановка на ЮБК характеризуется сложными дифференцированными вертикальными
движениями земной коры при общем поднятии Главной гряды Крымских гор и
опускании материковой отмели и нижней части склона (скорость опускания у
берегов Ялты составляет 1,1 мм/год, у Алушты — 1,4 мм/год), что обусловливает
большую крутизну южнобережного склона и высокую интенсивность протекающих на
нем экзогеодинамических (в частности, оползневых) процессов. Помимо того, вдоль
береговой линии происходят дифференцированные движения поперечных (относительно
простирания Главной гряды) тектонических блоков. Поскольку для участков
относительных поднятий и относительных опусканий интенсивность и направленность
склоновых процессов различны, то при инженерно-геологическом анализе природных
условий развития оползневых процессов учет особенностей вертикальных движений
земной коры на исследуемом участке побережья является обязательным.

1.7. ЮБК характеризуется
высокой сейсмической активностью, которая составляет в среднем 8 баллов, но
местами может быть повышена или понижена на 1-2 балла. Землетрясения,
приводящие к разрушению структурных связей в породах и к возникновению в склоне
дополнительных сдвигающих усилий, являются одним из факторов
оползнеобразования. Причем сейсмическое воздействие на оползневый склон носит
кумулятивный характер и зависит от степени подготовки склона к смещению
воздействием других факторов. Особенно сильно сказываются землетрясения на
устойчивости склонов, в строении которых участвуют выветрелые тонкочешуйчатые
аргиллиты, в связи с резким снижением их прочности при вибрации.

1.8. Морская абразия
является одним из существенных факторов оползнеобразования на ЮБК, вызывая
ухудшение напряженного состояния на береговых склонах и формирование на них
оползневых процессов. Но значение ее различно для оползней разных типов,
размеров (длины), формы, разного строения оползневой толщи и т. д. Она является
основным фактором развития небольших прибрежных «абразионных» оползней, но для
крупных оползневых систем существенное значение имеет лишь для их нижних,
приморских ступеней (структурно-тектонических элементов), находящихся в зоне
непосредственного воздействия волноприбоя. На развитие оползней — «потоков» и
сплывов она практически не влияет.

1.9. На склонах ЮБК выше
уреза моря практически отсутствуют морские террасы четвертичного возраста, что
чрезвычайно затрудняет стратиграфо-генетическое расчленение толщи склоновых
отложений. В то же время ниже уреза моря прослеживаются залегающие на разных
уровнях горизонты погребенных пляжевых накоплений, изучение которых может дать
ключ к такому расчленению.

1.10. В рельефе дневной
поверхности склона и поверхности коренных флишевых пород прослеживаются крупные
вытянутые сверху вниз по склону депрессии — ложбины со ступенчатым продольным
профилем (чередование довольно широких, полого наклоненных к морю ступеней и
высоких крутых уступов).

Эти ложбины приурочены к
поперечным разрывным нарушениям, сформированы комплексным воздействием на склон
тектонических, эрозионных в оползневых процессов и представляют собой сложные
оползневые системы. Ступенчатость профиля дневной поверхности склона и
поверхности коренных пород обусловлена наличием продольных разрывных нарушений.

1.11. Депрессии в
поверхности коренных пород заполнены мощной толщей рыхлых склоновых
глинисто-суглинистых накоплений сложного (комплексного) генезиса, формирование
которых тесно связано с характером неотектонических движений, изменениями
климата и положения уровня Черного моря в четвертичное время. В нижней части
склона в пределах структур погружения мощность этих пород достигает многих
десятков метров (50-100 м),
причем в их толще прослеживается несколько перекрывающих друг друга возрастных
генераций оползневых накоплений.

Строение толщи оползневых
накоплений обычно очень сложное. Для средней части склона нередко характерен
двух — или трехслойный разрез оползневой толщи, в составе которой сверху вниз
выделяются: желто-бурые известковистые суглинки с включением обломков
карбонатных и флишевых пород; на участках, где оползневой склон изолирован от
яйлинского плато глубокими эрозионными врезами, этот слой отсутствует и верхняя
часть разреза представлена бурыми (за счет ожелезнения) глинами и суглинками с
включениями обломков лишь флишевых пород;

темно-серые суглинки и
глины с включением обломков флишевых пород;

смещенные блоки, пакеты и
пачки флишевых пород с заполнением промежутков между блоками неотсортированным
суглинисто-щебнистым материалом, образовавшимся за счет разрушения и
перетирания этих же пород.

В толще суглинков и глин
на разных уровнях прослеживаются прослои и линзы грубообломочного материала. На
контакте с этими прослоями, в пределах которых породы, как правило,
водонасыщены. вмещающие их глинисто-суглинистые породы обычно имеют мягко- и
текучепластичную консистенцию и представляют собой зоны ослабления склона —
фактические и потенциально возможные зоны оползневого смещения. Одна из таких
зон ослабления обычно приурочена к контакту слоя рыхлых суглинистых накоплений
с нижележащим слоем смещенных блоков флишевых пород.

Встречаются случаи, когда
оползневая толща содержит несколько горизонтов смещенных блоков флишевых пород,
когда она состоит только из смещенных блоков или же только из «рыхлых»
глинисто-суглинистых образований.

1.12. Гидрогеологические
условия оползневых склонов ЮБК характеризуются наличием трещинных вод в
флишевой толще (в пределах зоны выветривания и зон тектонического дробления) и
вод в «рыхлых» склоновых накоплениях.

Пестрый литологический
состав толщи склоновых накоплений и, в частности, наличие в них обогащенных
грубообломочным материалом прослоев обусловливает неоднородность фильтрационных,
свойств и своеобразный характер обводнения этой толщи, когда основное
количество воды движется по прослоям грубообломочных пород. Но поскольку эти
прослои, как правило, связаны между собой, то фильтрующиеся сквозь оползневую
толщу подземные воды нередко образуют единую гидравлически связанную систему и
оказывают на оползневую толщу гидродинамическое и гидростатическое давление,
существенно снижающее коэффициент устойчивости оползневых склонов.

В питании оползней водой
огромную роль играют прослеживаемые в верхней части склона древние эрозионные
ложбины, обычно выполненные хорошо фильтрующим материалом (древние
пролювиальные конусы выноса), по которым в оползневое тело поступают
трещинно-карстовые воды верхнеюрских известняков и воды из гравитационных
накоплений, прослеживаемых у подножья Явлинского обрыва.

Местоположение ложбин
подземного стока из-за характерного для ЮБК явления инверсии рельефа может не
соответствовать современным понижениям в дневной поверхности склона.

Оползневые процессы на
ЮБК тесно связаны с зонами разрывных тектонических нарушений — поперечных или
продольных к общему простиранию Главной гряды. Приуроченность к зонам разрывных
нарушений обусловливает значительную обводненность оползневых накоплений и
коренных пород и особенности распределения подземных вод в склоне.

Для толщи оползневых
накоплений характерны приуроченность путей движения подземных вод к прослоям
щебнисто-глыбового материала и прослоям, слагающим смещенные блоки трещиноватых
песчаников и алевролитов, а также наличие участков подземных вод с затрудненным
стоком.

Химический состав
подземных вод оползневых склонов ЮБК весьма пестрый и изменяется по площади и
по глубине. Вблизи зон разрывных тектонических нарушений нередко наблюдается
повышенная минерализация (до 8 г/л), резкое преобладание (до 90-99 %) в составе
катионов щелочей и содовый характер вод, что приводит к снижению прочности
водовмещающих пород.

1.13. Оползни ЮБК при
всем их многообразии можно разделить на две основные группы: сравнительно
простые «моногенные» оползни относительно небольших размеров и весьма сложные
полигенные многофакторные оползни огромных размеров (протяженностью до 2-2,5
км, площадью до 1 км2), представляющие собой
целые оползневые системы.

«Моногенные» оползни
развиваются в результате резко выраженного превалирующего воздействия
какого-нибудь одного фактора — абразии, эрозии, искусственной подсечки склона,
его обводнения и др. при подчиненной роли других факторов.

Полигенные оползни
развиваются в результате комплексного воздействия па склон многих факторов,
сложно переплетающихся между собой в пространстве и во времени.

1.14. Основными
природными факторами оползнеобразования на ЮБК являются: деятельность подземных
вод (они оказывают на породы склона гидростатическое и гидродинамическое
давление, а также приводят к уменьшению прочности пород вследствие увлажнения и
выщелачивания); воздействие моря (абразия, динамическое воздействие на склон
штормового волнения); речная и овражная эрозия; землетрясения; интенсивно
протекающие на склоне процессы разгрузки и выветривания флишевых пород,
приводящие к образованию в склоне (в том числе на больших глубинах) весьма
слабых пород — мелкочешуйчатых аргиллитов, способных при вибрации
(сейсмического происхождения или же искусственной) переходить в текучее
состояние.

Оползневым процессам
благоприятствуют современные тектонические движения, поддерживающие общую
большую крутизну склона, создающие в нем участки ослабленных, раздробленных
пород и участки повышенных напряжений и обусловливающие интенсивное протекание
на склоне различных экзогеодинамических процессов.

Для многих факторов
оползнеобразования характерны: одновременность воздействия с другими факторами,
кумулятивный эффект воздействия, запаздывание реализации воздействия во времени
и различие относительной роли каждого фактора в зависимости от того, на какой
стадии развития находится оползень и какое значение приобретают другие
одновременно с ним воздействующие факторы.

Роль отдельных факторов
(как, например, воздействия подземных вод) при этом завуалирована и проявляется
нечетко.

1.15. Развитию оползней также способствует
инженерно-хозяйственная деятельность человека, а именно: искусственное
обводнение пород; искусственные пригрузки или подсечки склонов, приводящие к
локальным перенапряжениям на склонах, находящихся в состоянии предельного
равновесия; обнажение коренных пород при подсечках склонов, приводящее к
усилению выветривания пород; сотрясения, создаваемые движущимся транспортом,
работой механизмов и взрывами.

1.16. Для полигенных
оползней, представляющих собой сложные оползневые системы, характерны:

тесная их связь с зонами
разрывных тектонических нарушений и с характером неогектонических движений;

крупная в плане,
своеобразная, порой причудливая конфигурация;

большая мощность и
чрезвычайно сложное (но закономерное) строение толщи оползневых накоплений;

приуроченность к огромным
депрессиям в кровле коренных флишевых пород;

унаследованность
оползневого процесса;

цикличность оползневого
процесса и пребывание в настоящее время отдельных оползней на разных стадиях
развития оползневого цикла;

трудная распознаваемость
на застроенных территориях оползней, находящихся в стадии подготовки основного
смещения (в связи с чем оползневые территории нередко принимаются за
неоползневые);

многослойность смещения,
обусловленная наличием в разрезе оползневой толщи нескольких зон ослабления;

наличие в пределах
оползней первого порядка смещений второго и более высоких порядков (в
частности, оползней срезания и скольжения с местным базисом, оползней течения и
сплывов на участках переувлажнения и др.).

1.17. Механизм смещения
на отдельных участках крупных оползней ЮБК в значительной степени
предопределяется структурно-тектоническими особенностями пород таврического и
среднеюрского флиша, степенью их выветрелости, стадией развития современного
оползневого цикла, положением смещающегося массива относительно границ оползня
первого порядка, пространственным сочетанием поверхности склона с зонами
ослабления и с поверхностями напластования пород и целым рядом других факторов.

Чаще всего на ЮБК
встречаются оползни следующих инженерно-геологических типов: срезания,
скольжения, течения, глубинной ползучести оплывины, причем «чистые» типы
характерны в основном для сравнительно небольших «моногенных» оползней, для
крупных же и сложных оползневых систем характерна комбинация различных типов
смещения.

1.18. На стадии
подготовки основного смещения в пределах каждого крупного оползня выделяются
чередующиеся по падению склона две группы участков, отличающиеся по степени
активности:

а) пассивные — с пологим
(2-6°) уклоном поверхности подстилающих пород и незначительными (до 1-5 см/год)
скоростями смещения. Это участки крупных оползневых ступеней, обычно
совпадающие со структурно-тектоническими блоками;

б) активные — с крутым
(15-25°) уклоном оползневого ложа и значительно более высокими скоростями
смещения, достигающими несколько десятков см/год. Это участки сочленения
отдельных тектонических блоков (крупных оползневых ступеней), характеризующиеся
наличием уступа также в рельефе поверхности коренных пород.

Наибольшие деформации
зданий и сооружений приурочены к участкам перегибов рельефа оползневого ложа,
где возникают деформации сжатия или растяжения, а также к участкам сочленения отдельных
тектонических блоков. На участках со сравнительно выдержанными уклонами
оползневого ложа деформации незначительны или же вовсе отсутствуют.

Б. ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ИЗЫСКАНИй НА ОПОЛЗНЕВЫХ СКЛОНАХ ЮБК

1.19. Главной задачей
инженерно-геологических изысканий на оползневых склонах ЮБК, как и в других
оползневых районах, является определение степени устойчивости склона (общей и
локальной) и прогноз его дальнейшего поведения (определение стадии и фазы
развития действующих активных оползней, возможности активизации старых или же
возникновения новых оползней и др.), определение необходимости
противооползневой защиты склона и ее основных направлений*.

* Общие задачи изысканий в
оползневых районах изложены в «Рекомендациях по инженерно-геологическим
изысканиям в районах развития оползней» (ПНИИИС, Фундаментпроект, М., 1969).

1.20. Изыскания должны вестись максимально
целенаправленно, с учетом специфики природных условий ЮБК. Особое внимание
должно быть уделено решению следующих задач:

установлению
структурно-тектонических особенностей изучаемого склона: принадлежность участка
к тектоническим структурам разных типов, порядков и ориентировки, наличие на
склоне зон разрывных нарушений, их тип, степень активности и др. Этому вопросу
необходимо уделять очень большое внимание, так как без учета
структурно-тектонических особенностей невозможно разобраться в сложном
геологическом строении склона;

установлению (по
косвенным геологическим признакам и литературным источникам) знака современных
вертикальных тектонических движений, которые испытывает земная кора на
изучаемом участке склона: приуроченность участка к структурам поднятия или же
опускания; наличие в пределах участка структур, испытывающих
дифференцированные, разнонаправленные, вертикальные движения, выявление наличия
признаков вертикальных движений в толще молодых склоновых отложений.

Ввиду того, что
вертикальные движения являются существенным фактором формирования рельефа
оползневых склонов ЮБК и влияют на развитие оползневых процессов, игнорирование
этого вопроса может привести к неправильному толкованию геологического строения
склона и развивающихся на нем оползневых процессов;

установлению генезиса и
относительного возраста всех элементов рельефа, прослеживающихся как на участке
изысканий, так и на смежных с ним территориях. Задача эта, ввиду характерного
для ЮБК наложения друг на друга форм разного возраста и генезиса, весьма
трудная, однако решение ее необходимо, так как без этого невозможно разобраться
в сложной оползневой обстановке на склоне;

определению степени и
характера тектонической нарушенности пород флишевой толщи: наличие в ней мелких
пережатых складок или же относительно выдержанных уклонов поверхностей
напластования (слои падают в склон, в направлении ската склона или же под углом
к нему), наличие в флишевой толще зон дробления и тектонической трещиноватости,
их характер, ширина, местоположение в плане и разрезе и др.;

определению степени
выветрелости пород флишевой толщи, мощности коры выветривания (как суммарной,
так и отдельных зон), количества и последовательности зон выветривания в
коренных породах вблизи зон разрывных нарушений и на удалении от них, а также в
смещенных блоках, выявлению наличия в флишевой толще зон и прослоев
тонкочешуйчатых «глинизированных» аргиллитов и глин и определению соотношения
направления падения этих зон (прослоев) с направлением ската склона.

При недостаточном
внимании к особенностям выветривания флишевых пород и выделению в их толще зон
выветривания, к распределению этих зон в плане и разрезе возникнут затруднения
в геологической интерпретации данных бурения и в построении детальных
инженерно-геологических разрезов;

изучению геологического
строения подводной части склона; установлению наличия или отсутствия в нижней
части склона пляжевых отложений, погребенных под толщей оползневых накоплений
или же слагающих морское дно на разных уровнях, и определению их геологического
возраста.

Ограничение изучения
подводной части склона лишь промерами глубин морского дна и литологическим
описанием верхнего слоя донных отложений (в то время как геологическое строение
в целом остается неизученным) недопустимо;

восстановлению истории
развития изучаемого склона и стратиграфо-генетическому расчленению толщи
склоновых накоплений (на основе данных о геологическом возрасте пляжевых
отложений, об основных этапах развития Черноморской впадины, а также
геоморфологического и структурно-тектонического анализа). Установлению
стратиграфо-генетической принадлежности (массандровские или верхнеюрские в
коренном залегании) отложении, слагающих полосы терригенно-карбонатных пород,
спускающихся сверху вниз по южнобережному склону (в случае, если они находятся
вблизи участка изысканий). Неправильная трактовка этих вопросов может привести
к неверному представлению о геологическом строении участка изысканий и развивающихся
на нем оползневых процессах;

выявлению наличия в
изучаемом склоне как в склоновых накоплениях, так и в коренных флишевых породах
зон и поверхностей ослабления — фактических и потенциально возможных зон
оползневого смещения — и возможности и условий формирования в последующем новых
зон ослабления.

Во избежание пропусков
зон ослабления необходимо большое внимание уделять выбору режимов бурения. При
режимах, не обеспечивающих сохранности керна, некоторые из имеющихся в склоне
зон ослабления могут оказаться незафиксированными, пропущенными;

выявлению мощности и
внутренней структуры оползневого тела: приуроченности основных крупных
оползневых ступеней к тектоническим блокам, наличия в оползневой толще
смещенных блоков флишевых пород и «внутрисистемных» зон смещения (с
определением степени их выдержанности по площади оползня, направления уклона
этих зон и его соотношения с генеральным уклоном оползневого склона), наличия в
тыловых частях запрокинутых блоков флишевых пород «карманов» относительно хорошо
водопроницаемого материала и др.

При недостаточной глубине
разведочных выработок могут быть случаи, когда смещенные блоки флишевых пород
могут быть приняты за коренные породы в несмещенном залегании. Большое внимание
должно быть уделено качеству первичной полевой документации, в противном случае
при описании керна могут оказаться упущенными многие существенные особенности
пород, что приведет к невозможности обоснованного стратиграфо-генетического и
инженерно-геологического расчленения толщи;

определению вещественного
состава, физического состояния, прочностных свойств и особенностей
деформационного поведения пород различных стратиграфо-генетико-литологических
разностей, особенно в пределах зон ослабления (фактических и потенциально
возможных зон оползневого смещения), и выявлению условий, способствующих
снижению прочности пород в последующем (воздействие обводнения, выщелачивания,
вибрации и др.). Необходимо учитывать, что формальный подход к изучению
инженерно-геологических свойств пород и применение стандартных методик не
позволят выявить особенности поведения грунта в различных условиях его работы в
склоне (при замачивании, вибрации, сотрясениях, выветривании и т. п.),
правильно оценить роль содержащихся в породах грубообломочных включений и др.
Следует избегать формального применения приемов математической статистики при
обработке данных о свойствах пород, не допускать осреднения данных для толщи
пород в целом, поскольку она состоит из нескольких инженерно-геологических
элементов, то осреднение значений показателей является грубой ошибкой.

Осреднение значений
показателей свойств пород при недостаточно обоснованном (а порой и явно
ошибочном) стратиграфо-генетическом расчленении склоновых отложений теряет
вообще всякий смысл, так как полученные таким образом значения использовать
нельзя;

выявлению особенностей
рельефа поверхности коренных пород и местоположения участков ее перегибов,
расчленению оползневого тела на активные (с крутым уклоном оползневого ложа) и
пассивные участки с определением коэффициента устойчивости каждого из таких
участков; определению местоположения «швов» отдельных частиц оползня,
характеризующихся разной скоростью смещения, и особенно бортовых «швов», что
позволит избежать расположения в пределах этих участков зданий и сооружений или
же предусмотреть необходимые меры по предотвращению их деформаций (разрушений);

выявлению участков
оползня, где его ложе: а) совпадает с поверхностыо коренных флишевых пород; б)
проходит в толще склоновых накоплений; в) проходит в толще флишевых пород;

выявлению
гидрогеологических особенностей оползневого склона — характера обводнения
оползневой толщи и степени гидравлической связи подземных вод, движущихся
сквозь толщу рыхлых склоновых накоплений (в основном по прослоям, обогащенные
крупнообломочным материалом) и трещиноватых флишевых пород; решению вопроса о
«гидрогеологической роли» (водопроницаемые или водоупорные ?) зон оползневого
скольжения современных, старых и древних оползней;

определению основных
составляющих водного баланса склона (в частности, выявлению возможности и
условий питания оползня за счет карстовых вод яйлы или же развитых у подножья
яйлинского обрыва гравитационных накоплений), местоположения в плане, размеров
и глубин ложбин подземного стока и расхода поступающих по ним подземных вод.

Отсутствие работ по
изучению водного баланса оползневых склонов и недостаточный объем опытных
гидрогеологических работ и стационарных наблюдений за оползневыми подвижками и
оползнеобразующими факторами (в частности, за режимом уровней подземных вод и
влажности пород) следует рассматривать как большой недостаток проведенных
изысканий.

При включении этих работ
в программу изысканий необходимо предусматривать также соответствующие средства
и сроки изысканий (не менее 2-3 лет);

установлению стадии
развития современного оползневого цикла, который переживают крупные
многофакторные оползни, и в частности выявлению наличия на склоне оползней,
находящихся в стадии подготовки основного смещения, но в связи с медленными
подвижками трудно распознаваемых на незастроенных территориях, выявлению их
размеров, мощности вовлекаемых в смещение пород, скорости смещения на разных
участках склона и др.;

прогнозу возможных
изменений природной обстановки на склоне при строительно-хозяйственном освоении
его территории;

выявлению количественной
роли отдельных природных и антропогенных факторов оползнеобразования в снижении
устойчивости склона (на основе установления зависимости между активностью
оползневых подвижек и интенсивностью проявления факторов оползнеобразования и
определения снижения коэффициента устойчивости склона в результате воздействия
различных факторов).

В. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЩЕЙ ПОСТАНОВКЕ ИЗЫСКАНИй НА ЮБК

1.21. Для повышения
эффективности изыскательских работ на ЮБК необходимо устранить существующие в
настоящее время недостатки в постановке и организации этих работ.

К таким недостаткам
относятся:

а) узковедомственный
подход к изучению оползневых склонов и локальный характер изысканий, что не
позволяет вскрыть закономерности развития оползневого процесса на склоне в
целом и правильно оценить оползневую обстановку на том или ином его участке, в
устойчивости которого заинтересованы отдельные ведомства.

Распыленность средств по
ведомствам является причиной того, что на одном и том же едином, оползневом
склоне почти одновременно ведутся изыскания несколькими, обычно мелкими и
неспециализированными, организациями, без взаимной увязки, изолированно друг от
друга, нередко с дублированием работ. Все это препятствует изучению всего
оползневого склона на котором расположены исследуемые локальные площадки. В
результате проведения таких изысканий оползневой склон в целом остается
неизученным, что не позволяет дать оценку его устойчивости;

б) неправильное
распределение объемов изыскательских работ по стадиям проектирования: нередко
основной объем изысканий выполняется на второй стадии проектирования (рабочие
чертежи), в то время как на первой стадии проводятся облегченные изыскания, не
позволяющие получить достаточный материал для достоверной оценки устойчивости
склона и принятия обоснованных проектных решений по его стабилизации и по
размещению на нем проектируемых объектов (эти вопросы должны решаться именно на
первой стадии проектирования, когда принимаются принципиальные решения о
целесообразности защиты данного склона и определяется ее стоимость).

1.22. Для устранения
существующего узковедомственного подхода к изучению оползневых склонов ЮБК и
обеспечения проведения исследований, необходимых для понимания всего
оползневого склона в целом, необходимо учредить единого, генерального заказчика
на все ведущиеся на ЮБК проектно-изыскательские работы, который объединял бы
средства отдельных ведомств, координировал бы ведущиеся на отдельных локальных
участках склона изыскания (не допуская их дублирования), осуществлял контроль над
изысканиями и требовал бы высокого качества последних.

1.23. Для повышения
уровня проектирования целесообразно создание единой специализированной
проектной организации по проектированию нулевого цикла всех строящихся на ЮБК
зданий и сооружений, а также инженерной подготовки территории и комплекса
противооползневых мероприятий. Эта организация должна обеспечивать разработку
квалифицированных заданий на изыскания, обеспечивать целенаправленность и
экономичность изысканий и отвечать за их качество.

1.24. Рекомендуется не
допускать к проведению изысканий на ЮБК мелкие неспециализированные
организации, которые, в силу краткосрочности работ, их малых объемов,
отсутствия опыта и недостатка квалифицированных кадров, а также с учетом
чрезвычайной сложности и специфичности природных условий данного региона, не
способны правильно оценить инженерно-геологические условия участка
строительства.

1.25. Генеральному заказчику необходимо добиться
такого распределения средств на изыскания, которое позволяло бы решать все
основные вопросы проектирования (и в частности, вопрос об устойчивости склона)
на первой стадии проектирования, с тем чтобы на второй стадии производилось
лишь уточнение инженерно-геологической обстановки непосредственно на площадках
и трассах запроектированных зданий и сооружений (в частности,
противооползневых). Программы изысканий, не отвечающие этому условию, не должны
согласовываться, а изыскания — финансироваться.

1.26. Изыскания на
отдельных локальных участках склона (под отдельные объекты) в случаях, когда
неясна общая оценка устойчивости всего склона в целом, должны быть запрещены
(при необходимости для получения общей оценки устойчивости склона могут
привлекаться имеющие опыт работ на ЮБК специализированные
проектно-изыскательские и научно-исследовательские организации).

1.27. Необходимо
обеспечить комплексность проводимых на ЮБК изыскательских работ (в комплекс
должны входить ннженерно-геологические, инженерно-геодезические и
ннженерно-гидрометеорологическне изыскания).

1.28. Изыскательские
организации должны работать в тесном контакте с организацией, занимающейся
проектированием инженерной подготовки территории, ее противооползневой защиты и
нулевого цикла, а также с оползневой станцией и научно-исследовательскими
организациями, занимающимися инженерно-геологическими проблемами Крыма.

1.29. При Крымском
противооползневом управлении рекомендуется образовать научно-технический совет
с привлечением к его работе высококвалифицированных специалистов, знающих
специфику природных условий региона. На этом совете следует обсуждать
программы, отчеты о результатах изысканий и проекты по сложным, ответственным
объектам.

1.30. Для обеспечения
правильной геологической интерпретации материалов изысканий и устранения
существующих пробелов в изученности природной обстановки ЮБК рекомендуется
осуществить научную разработку следующих проблем:

а) детальное изучение
структурно-тектонических особенностей и неотектонического режима территории
ЮБК;

б) уточнение стратиграфии
склоновых отложений ЮБК;

в) сейсмическое
микрорайонирование территории ЮБК;

г)
инженерно-геологические принципы рационального строительно-хозяйственного
использования оползневых и оползнеопасных территорий ЮБК;

д) методические пособия
по инженерно-геологическому анализу материалов изысканий на оползневых склонах
ЮБК;

е) глава СНиП на
изыскания, проектирование, строительство и эксплуатацию зданий и сооружений на
оползневых и оползнеопасных территориях.

1.31. Для получения более
полной информации о современных вертикальных движениях земной коры в пределах
ЮБК необходимо поставить вопрос перед соответствующими организациями о
необходимости расширения Крымского геодинамического полигона.

1.32. Во избежание
дублирования работ и для обеспечения наиболее полного использования материалов
ранее выполненных исследований целесообразно создать в Ялте единый
территориальный фонд материалов всех ведущихся на ЮБК изыскательских и
исследовательских работ, с составлением для этой цели специального (помимо
требуемых соответствующими ГОСТами) экземпляра отчета.

1.33. Для обеспечения
возможности максимальной увязки данных изысканий, проводимых на отдельных
участках склона, и возможности повторного узкоцеленаправленного изучения керна
рекомендуется создать на ЮБК региональное кернохранилище.

Г. ТРЕБОВАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ПРОГРАММЫ ИЗЫСКАНИй

1.34. При составлении
программ изысканий на оползневых склонах ЮБК состав и объем изыскательских
работ следует намечать с учетом:

1) сложности природных
условий участка (в то время как для участков со сложными условиями требуется
проведение полного комплекса и значительных объемов изыскательских работ, в
относительно простых случаях при хорошей изученности склона можно ограничиться
упрощенным комплексом);

2) народнохозяйственной значимости
защищаемого объекта (имеющегося на склоне или же проектируемого);

3) стадии проектирования
(основной объем работ должен выполняться на первой стадии проектирования, когда
принимаются принципиальные решения по целесообразности защиты склона и определяется
ее стоимость; на стадии же рабочих чертежей производится лишь уточнение
оползневой обстановки непосредственно на площадках и трассах запроектированных
зданий и сооружений);

4) степени изученности
участка исследованиями прежних лет.

В программах изысканий в
обязательном порядке должны разрабатываться (на основе изучения материалов
ранее выполненных работ) рабочие гипотезы об условиях формирования оползневого
склона, причинах оползневой деятельности (факторах оползнеобразования),
механизме смещения, типах оползней, их порядке, стадии развития оползневого
цикла.

В процессе проведения
полевых работ программа подлежит уточнению.

2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ИЗЫСКАТЕЛЬСКИХ РАБОТ

А. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЪЕМКА

2.1. Проведение инженерно-геологической съемки на
склонах ЮБК из-за плохой распознаваемости на незастроенных территориях
оползней, находящихся в стадии медленных подвижек, недостаточной изученности
структурно-тектонических особенностей территории, чрезвычайно сложного рельефа
(характеризующегося наложением друг на друга различных генетических форм), а
также в связи со значительными его изменениями в процессе
строительно-хозяйственного освоения территорий (подсечки и подсыпки на склонах,
возведение дамб, насыпей, водоемов, террасирование, плантажи и др.), связано с
большими трудностями и требует своевременного (непосредственно в поле) и
всестороннего глубокого анализа всего получаемого при изысканиях материала.

Примечание . Без выполнения такого полевого
анализа и увязки данных съемки с материалами других видов изыскательских работ
(бурения, геофизики и др.) ценность съемки (информативность ее материалов)
значительно снижается .

2.2. Большая
протяженность по склону крупных оползней ЮБК, нередко доходящих своими
головными частями до подножья яйлинского обрыва, диктует необходимость
проведения съемки на всем оползневом склоне — от уреза моря и до самого
подножья указанного обрыва, без чего не может быть правильно понят оползень в
целом, а следовательно, и участок расположения конкретного строительного объекта.

2.3. При проведении
детальной инженерно-геологической съемки особое внимание следует уделять
фиксированию перегибов (даже слабо выраженных) профиля поверхности оползневого
склона и межоползневых гребней, резких сужений последних в плане, перепадов в дне
эрозионных врезов (рек, балок, оврагов), изменений направления русел рек, что
позволит выявить зоны разрывных тектонических нарушений на склоне, установить
связь с ними оползневых процессов и определить особенности структуры оползневых
систем (например, приуроченность крупных оползневых ступеней к тектоническим
блокам).

2.4. Предварительное
структурно-тектоническое микрорайонирование территории оползня и прилегающей к
нему территории следует производить еще в полевых условиях, что позволит
уточнить местоположение разведочных выработок и геодезических реперов на
завершающем этапе изысканий.

2.5. При проведении
съемки особое внимание следует уделять трещинам на поверхности грунта и на
зданиях и сооружениях, деформациям зданий и сооружений, а также деформациям
стволов деревьев, смещению рядов деревьев и виноградных лоз.

Эти данные помогут (в
сочетании с данными разведочных работ) определить характер напряженного
состояния и деформаций на различных участках склона и подойти к выявлению
механизма и природы оползня, возраста смещений разных порядков, конфигурации
поверхности оползневого скольжения, мощности смещающихся пород и др.

2.6. При описании и
анализе трещин в грунте рекомендуется выделять: оползневые (с детальной их
классификацией по Тер-Степаняну), основные (отдельности), тектонические (в
частности, в зонах разрывных нарушений), напластования, усыхания, выветривания.

2.7. Описание трещин в
грунте на поверхности оползня рекомендуется производить по следующей схеме:
одиночная ли трещина или принадлежит к системе аналогичных трещин, форма в
плане, ширина, видимая глубина и наклон трещины, характер стенок трещины,
характер бровок трещины и их взаимное положение; наличие горизонтального
перемещения по трещине и его величина, приуроченность трещины к определенной
породе, заполнитель трещины, гидрогеологическое значение трещины, соображения о
генезисе трещины и характере вызвавшей ее появление деформации. Необходимо
также указывать, к какому элементу оползневого микрорельефа приурочена трещина.

2.8. Описание деформаций
зданий (сооружений) рекомендуется производить по схеме:

а) наименование и адрес
здания (сооружения);

б) фундамент здания
(сооружения), материал и конструкция, глубина заложения;

в) наземная часть
сооружения — материал и конструкция (особенно важно наличие строительных швов и
их положение, жесткость отдельных частей);

г) год постройки,
сведения о ранее наблюдавшихся деформациях и производившихся ремонтах,
перестройках, их причинах;

д) характеристика
деформации здания (сооружения): наклон, направление и угол наклона, прогибание
пли выпучивание (выпор пола в зданиях, образование «домиков» на отмостке),
смещение части сооружения, его величина, выход балок из гнезд, обрушение
отдельных частей, перекос оконных и дверных проемов и рам, лопнувшие стекла, прихватывание
окон и дверей, работа дверных замков, печей, наклон здания и т. п.;

е) трещины на сооружении
— время появления и их общая характеристика (есть ли закономерность или система
в расположении трещин, количество, расстояние между ними);

ж) характеристика
отдельных трещин:

длина и форма трещины, ее
положение на сооружении (с зарисовкой),

ширина трещины, характер
ее стенок, направление ее раскрытия и затухания вдоль фасада,

глубина трещины в разных
местах, затухание или расширение трещины в глубину, поверхностная, трещина или
сквозная (пересекает стену на всю ее толщину),

наличие горизонтального и
вертикального смещения по трещине и его величина,

связь между характером
трещин, материалом и конструкцией сооружения (идут ли трещины по швам кирпичной
кладки или секут кирпич),

распространение трещины
на фундамент и отмостку,

наличие на трещинах
маяков и их состояние (на наиболее характерных трещинах в процессе съемки
следует закладывать дополнительные маяки),

разрывы в сетях подземных
коммуникаций,

наличие деформаций линий
связи и электропередачи (наклон опор, их смещение в плане).

2.9. При описании
деформаций растительности необходимо фиксировать:

характер деформации
стволов деревьев (обозначая их специальными знаками на карте): саблевидные
стволы (с указанием высоты саблевидного изгиба над поверхностью земли и высоты
выпрямленной вертикальной верхней части ствола), запрокинутые стволы (единичных
или всех деревьев на участке) в одну сторону, незакономерный наклон стволов в
разные стороны («пьяный лес»), расщепленные стволы и др.;

наличие вывернутых и
опрокинутых, поваленных деревьев;

участки чахлой,
угнетенной растительности, пожелтевшей кроны, засохших деревьев;

наличие деформаций
растительности, посажанной правильными рядами (аллея деревьев, ряды лоз виноградника
и др.);

отсутствие или наличие
растительности на стенках оползневых срывов и возраст деревьев, нарушение
дернового покрова и др.

2.10. При проведении
съемки важно непосредственно в поле, с учетом данных проводимого одновременно
со съемкой комплекса исследовательских работ, выделить (предварительно) оползни
разных инженерно-геологических типов, установить базис их смещения, степень
активности, природные и антропогенные факторы оползнеобразования и другие
особенности.

2.11. В случае, если к
изучаемому оползневому склону прилегает прослеживаемая сверху вниз по склону
полоса терригенно-карбонатных пород, относимых ранее однозначно к
массандровским образованиям, для получения возможности восстановления истории
развития оползневого склона и правильного стратиграфо-генетического расчленения
слагающих его пород следует выполнить соответствующий инженерно-геологический
анализ, который позволит определить генезис и относительный возраст этих
терригенно-карбонатных образований: относятся ли они к массандровским или же
представляют собой опущенные по разрывным тектоническим нарушениям верхнеюрские
отложения. Это требует детального исследования многих особенностей пород
терригенно-карбонатного комплекса и, в частности, получения данных об элементах
залегания их напластования и изучения их соотношения с прилегающими
отложениями, а также изучения характера контактов обломков массивных
карбонатных пород с рыхлым терригенно-карбонатным материалом.

2.12. Для выявления
морфологических особенностей подводной части склона, имеющих большое значение
для установления контуров оползня, его механизма, положения базиса, а также для
решения вопроса о характере неотектоническнх движений, необходимо проведение
водолазной съемки подводного склона (с детальным геологическим описанием
слагающих дно пород) и батиметрических работ.

2.13. В случае, если в
период, прошедший между временем проведения изысканий и временем проведения
последней топографической съемки, на изучаемом склоне произошли существенные
изменения, должна быть выполнена новая топографическая съемка. В остальных
случаях производится лишь корректировка имеющихся топографических планов,
нивелировка склона по поперечникам и привязка разведочных выработок,
геофизических точек и других пунктов.

Б. ПРОХОДКА ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И БУРОВЫХ СКВАЖИН

2.14. Проходкой горных
выработок и буровых скважин должен быть охвачен весь оползневый склон на всей
его длине, колеблющейся в пределах от 200-300
м (приморские склоны в западной части ЮБК, склоны
эрозионных врезов) до 3-5 км
(приморские склоны в центральной и восточной частях ЮБК).

На приморских склонах
разведочные работы производятся также на подводном продолжении склона. Крайняя
морская скважина должна быть расположена за пределами первого (от уреза)
прослеженного в рельефе морского дна уступа.

Без этого невозможно решить вопрос о том, является
ли указанный уступ языком оползня, имеет тектоническую природу или же
представляет собой древнюю абразионную ступень (в пределах структур опускания).

Примечание . В случае, если материалы
изысканий, проведенных на приморском оползневом склоне и связанных с
расположением на нем ответственных объектов, не освещает геологического
строения склона в пределах прибрежной части моря, они не могут считаться
удовлетворительными .

2.15. Разведочные выработки следует размещать как
по продольному (по направлению движения оползня), так и по поперечным створам,
вдоль осей оползней второго и более высоких порядков, а также вне этих створов,
что необходимо для решения ряда таких задач, как, например, уточнение строения
оползневой толщи на отдельных участках, возраст и генезис
терригенно-карбонатных пород на смежных с оползневым склоном межоползневых
гребнях и др.

2.16. Глубину скважин
следует назначать такой, чтобы исключить возможность принятия за кровлю
коренных пород поверхности смещенных блоков флишевых пород. Глубина опорных
скважин обычно должна быть не менее 40-50
м (а нередко возникает необходимость и в 100-метровых и
даже более глубоких скважинах), с проходкой по флишевым породам до 20-25
м. В береговой зоне крупных оползней (захватывающей до
100-150 м
от береговой линии как в сторону моря, так и в сторону склона), в пределах
которой нередко (в структурах погружения) развиты погребенные пляжевые
накопления, последние должны быть пройдены скважинами на полную их мощность, с
углублением в подстилающие несмещенные флишевые породы не менее чем на 15-20
м.

Все встреченные в
погребенных пляжевых накоплениях остатки макрофауны должны быть подвергнуты
палеонтологическим исследованиям, а специально отбираемые пробы пород — микрофаунистическим
определениям, что имеет для данного района чрезвычайно важное значение в связи
со сложностью стратиграфо-генетического расчленения развитых здесь склоновых
образований.

2.17. Расстояние между
выработками по основному продольному (параллельному направлению движения
оползня) створу следует принимать таким, чтобы обеспечить выявление всех
перегибов профиля подземного рельефа и расчленение тела оползня на
структурно-петрологические и инженерно-геологические элементы. На участках
основных перегибов рельефа поверхности оползня (обычно приуроченных к стыку
тектонических блоков) следует производить сгущение разведочных выработок, что
позволит: уточнить механизм смещения (деляпсивный или детрузивный характер),
характер сопряжения отдельных ступеней оползня — наползание оползневых
накоплений вышележащих ступеней на нижележащие, или наоборот — срез вышележащих
ступеней нижележащими, выявить участки перегибов рельефа (изменения уклонов)
поверхности коренных пород, установить происхождение указанных перегибов.

2.18. При бурении следует
применять режимы, обеспечивающие 100 %-ный выход керна с максимальной
сохранностью структуры и плотности — влажности пород.

2.19. Для выявления
элементов залегания флишевых пород (что необходимо для уточнения структурно-тектонических
особенностей участка и для более обоснованного проведения границы между
горизонтом смещенных блоков флишевых пород и несмещенными коренными породами)
следует добиваться извлечения из скважин ориентированного керна.

2.20. Во избежание
попадания на забой скважин грубообломочных включений из вышележащих слоев
пройденной толщи бурение должно вестись с обязательной обсадкой скважины
трубами.

Примечание . Несоблюдение этого требования может привести к серьезным осложнениям при
геологической интерпретации данных бурения и к искаженному представлению о
геологическом разрезе (например, к отнесению фактически неоползневых пород к
оползневым по обнаруженному в керне обломку известняка, который фактически
вывалился из стенки необсаженной скважины с вышележащей толщи).

2.21. Во избежание
попадания в керн инородных включений уже на поверхности земли извлечение его из
колонковой трубы должно производиться на специальные щиты (каждый раз тщательно
очищенные от остатков грунта предыдущего рейса). Керн обязательно следует
укладывать в специальные керновые ящики с крышками и хранить после его описания
геологом до выпуска отчета. Укладка керна на землю, асфальт и другое
недопустима.

Примечание Для ЮБК это имеет особое значение, так как имелись случаи попадания в
керн разбросанных в большом количестве на поверхности земли обломков
известняка, что приводило к искаженному толкованию геологического строения
склона.

2.22. Для получения
возможности построения обоснованных инженерно-геологических разрезов и карт с
выделением в изучаемом склоне зон разрывных тектонических нарушений и
расчленением оползневых толщ на структурно-петрологические и
инженерно-геологические элементы описание керна должно производиться с
исчерпывающей детальностью при непосредственном участии (контрольное описание)
высококвалифицированных специалистов — оползневиков.

При описании «рыхлых»
склоновых накоплений большое внимание следует уделять: цвету пород, наличию
признаков ожелезнения, карбонатности (вскипание с Н Cl ), степени перемятости пород, их слоистости,
наличию и характеру обломочных включений и их петрографическому составу
(обломки только флишевых пород, только карбонатных, или изверженных, или же
смешанных пород), размеру обломков, степени их окатанности (отлаженности) и
характеру распределения во вмещающей толще, наличию вторичных минералов,
наличию и характеру «зеркал» скольжения (с определением угла их падения,
наличия «зеркал» разных систем, соотношения последних друг с другом и др.).

При описании флишевых
пород необходимо детальное описание каждого поднятого керна с характеристикой:
соотношения в толще прослоев аргиллитов, алевролитов и песчаников, элементов
залегания слоев (при неориентированном керне — хотя бы углов наклона), степени
и характера тектонической раздробленности пород (раздробленность до состояния
оскольчатой щебенки, перетертость до состояния спрессованного порошка —
милонита или же наличие трещин выдержанных — одного или нескольких —
направлений), степени выветрелости пород с выделением зон выветривания,
вторичных минералов (гипса, диккита, тенардита) и зеркальных поверхностей
скольжения (единичные или серия), особенностей последних (плоские, волнистые, с
бороздками и штрихами движения, угол наклона, а при ориентированном керне —
направление падения, наличие пленок глинистого вещества с указанием его
консистенции и др.).

Особое внимание
необходимо уделять породам из ослабленных зон, которые на ЮБК чаще всего
представлены: тонкочешуйчатыми аргиллитами и глинами в толще выветрелого флиша
(особенно в случае падения их напластования в направлении, согласном со скатом
склона), породами зон тектонического дробления и тектоническими сместителями,
мягко- и текучепластичными суглинками и глинами в приконтактных с обводненными
прослоями зонах, темно-серыми суглинками и глинами с небольшим (до 10 %)
содержанием грубообломочных включений, а также суглинками и глинами с серией
ориентированных субпараллельно поверхности склона «зеркал» скольжения,
сформировавшихся в процессе оползневого смещения.

Для получения возможности
правильного определения генезиса обнаруженных в керне «зеркал» скольжения
(тектонические или оползневые) и их относительного возраста (древние, свежие)
необходимо фиксировать частоту «зеркал», их ориентировку (угол наклона),
характер поверхности (плоские или волнистые), наличие и направление (по
отношению к падению самой поверхности) на зеркальных поверхностях бороздок и
штрихов движения, сплошность или прерывистость «зеркал», наличие на их
поверхности пленок глины мягко- и текучепластичной консистенции, налетов солей
и минералов гидротермального происхождения, остатков корней растений и степень
их сохранности и др.

2.23. Для получения
возможности наиболее правильной геологической интерпретации материалов бурения
на каждом крупном оползне рекомендуется проходить по 2-5 глубоких (до 30-40
м) шурфа (шахты).

2.24. При проходке выработок образцы пород для
лабораторных исследований следует отбирать целенаправленно, для чего уже в поле
необходимо производить предварительное инженерно-геологическое расчленение
слагающей склон толщи пород, с выделением в ней инженерно-геологических
элементов и обеспечение отбора необходимого для статистической обработки данных
о показателях свойств пород количества образцов из каждого элемента. Основное
количество образцов должно отбираться из ослабленных зон.

2.25. Часть пройденных
разведочных выработок используется для заложения пунктов стационарных
наблюдений за оползневыми подвижками (глубинные геологические реперы), за
режимом подземных вод и др. Выработки, подлежащие ликвидации, тампонируются
(скважины) или засыпаются с послойной трамбовкой (шурфы).

Примечание. Случаи оставления скважин незатампонированными, а шурфов незасыпанными следует
рассматривать как грубое нарушение правил изысканий на оползневых склонах.

В. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.26. Геофизические
методы исследования должны быть неотъемлемой составной частью комплекса
методов, используемых при изучении оползней ЮБК.

2.27. Возможность
применения геофизических методов на ЮБК основана на различии физических свойств
горных пород в зависимости от их состава и состояния. Для основных
разновидностей горных пород ЮБК установлены следующие закономерности изменения
удельного электрического сопротивления и скоростей упругих волн (табл. 1).

2.28.
Комплекс электроразведки и сейсморазведки в условиях ЮБК рекомендуется
применять для:

а) определения глубин
залегания и рельефа поверхности коренных (несмещенных) флишевых пород;

б) определения элементов
залегания слоев флишевых пород и зон разрывных тектонических нарушений;

в) расчленения толщи
четвертичных отложений на зоны, отличающиеся по составу, увлажненности и
содержанию грубообломочного материала;

г) выделения в толще
оползневых накоплений зон ослабленных пород — фактических и потенциально
возможных зон оползневого скольжения;

д) обнаружения и
оконтуривания на поверхности оползней крутопадающих участков поверхностей (зон)
оползневого скольжения;

е) изучения
гидрогеологических особенностей толщи оползневых накоплений и примыкающих к
оползню участков коренных склонов (в частности, оконтуривание в плане и разрезе
обводненных зон), выявления областей питания оползневых накоплений подземными
водами и путей движения последних в оползневой толще;

Таблица 1

Состав
и состояние пород

Скорости
продольных волн, м/с

Удельное
электрическое сопротивление (УЭС), Ом·м

от

до

от

до

1.
Элювий флишевых пород:

сильно
выветрелых слабовлажных

800-1000

2200-2500

90

400

обводненных

2800

3500

5-7

40

сильно
раздробленных с высокоминерализованными водами

1-3

10

2.
Глины и суглинки с небольшим (до 20-30 %) содержанием обломочного материала:

слабо
влажные

400

800

20

40

сильно
влажные и обводненные

5

10

3.
Глины и суглинки с большим (более 30-40 %) содержанием обломочного материала:

слабо
влажные

1400

1600

90

400

сильно
влажные и обводненные

20

40

4.
Валунно-галечниковые и глыбовые накопления

1200

2200
и более

100

150

5. Насыпные грунты

100

300 и
более

100

ж)
изучения динамики влажности оползневых накоплений и кинематики оползневого
процесса;

з) определения приращения
сейсмической интенсивности (в баллах) при сейсмическом микрорайонировании
оползнеопасных территорий.

2.29. При проведении геофизических
исследований необходимо учитывать, что для однозначного решения большинства
перечисленных в п. 2.28
задач необходимо комплексное использование нескольких наземных
(электропрофилирование, вертикальные электрические зондирования, сейсморазведка
и т. д.) и скважинных (электрических, сейсмических, термометрических, ядерных и
др.) методов.

2.30. Многоразносное электропрофилирование
рекомендуется применять для обнаружения и прослеживания наклонных и
крутопадающих контактов толщ (слоев) горных пород и зон разрывных тектонических
нарушении. С помощью этого вида исследований решаются задачи «б», «д — ж» (см.
п. 2.28).

2.31.
В зависимости от сложности
геоэлектрических условий и решаемых задач, электропрофилирование постоянным
током может проводиться по обычным схемам или же их модификациям, по способам
двух составляющих и вычитания полей. Электропрофилирование постоянным током
применяется при изучении отдельных объектов (например, обводненных зон)
сравнительно простых форм и достаточно удаленных друг от друга.

В более сложных
геоэлектрических условиях, а также для получения более полной и точной
информации о структурных особенностях коренных пород (в частности, для
выявления элементов залегания напластования флишевой толщи), о внутренней
структуре оползневого тела (с расчленением его на структурно-петрологические
элементы) рекомендуется применять сочетание электропрофилирования и ВЭЗ по
методу двух составляющих (МДС), что обеспечит определение элементов залегания
геоэлектрическнх границ с достаточно высокой точностью.

2.32. При наличии
возможности электропрофилированпе следует выполнять в виде площадной съемки по
сети, определяемой масштабом инженерно-геологической съемки и решаемыми
задачами.

При применении способа двух составляющих сеть
иногда может быть разрежена без ущерба для точности получаемой информации. При
предположении о наличии крутопадающих границ (разрывных тектонических
нарушений) рекомендуется применять несимметричные установки
электропрофилирования: дипольные и комбинированные (трехэлектродные двусторонние).

2.33. Результаты
электропрофилирования представляются в виде графиков ЭП и иногда карт рк в изолиниях, на которых
выделяются и прослеживаются контуры образований, различающихся по
геоэлектрическим свойствам (зоны разрывных нарушений и др.). Критерием для
выделения таких образований является сходство аномалий на графиках рк на соседних профилях. В
отдельных случаях при сложном строении разреза хорошие результаты дают графики
и карты градиентов рк
частности, при выделении зон дизъюнктивных тектонических нарушений и карста).

Результаты
электропрофилирования по способу двух составляющих представляются в виде
геоэлектрических разрезов по каждому профилю и корреляционных схем для всей
площади в целом.

2.34. Вертикальные электрические
зондирования используются в основном для расчленения изучаемого разреза и
выявления в нем отдельных слоев и прослоев, отличающихся по составу, структуре
или обводненности. Этот вид исследования применяется для решения задач «а — в»,
«е», «ж» (п. 2.28).

2.35. Вертикальные
электрические зондирования рекомендуется применять для изучения строения
оползневых толщ, в которых отсутствуют крутопадающие геоэлектрические границы.
В этом случае глубины залегания кровли или подошвы слоев определяются с ошибкой
в 8-10 %.

При применении крестовых или круговых зондирований
(КВЗ), а также парных ВЭЗ со смещенными центрами ошибка уменьшается.

2.36. Для изучения
сложного строения склонов ЮБК рекомендуется применять вертикальные зондирования
по способу двух составляющих, что позволяет выделять в разрезе (без крестовых
или круговых) как крутопадающие, так и горизонтально залегающие (параллельные
дневной поверхности) границы.

2.37. Интерпретация
кривых ВЭЗ проводится по общеизвестной методике. Результаты интерпретации
представляются в виде геоэлектрических разрезов (по створам). На разрезах
выделяют границы слоев, различающихся по величине УЭС, и дается их
геологическая интерпретация (состав, структура, увлажненность, фильтрационные
свойства). Дополнительно показываются крутопадающие границы (зоны разрывных
тектонических нарушений и др.). В отдельных случаях составляются карты глубин
кровли или подошвы интересующего горизонта (толщи).

2.38. Для решения таких
задач, как выявление постоянных и временных фильтрационных потоков, участков
грунта повышенной влажности и участков интенсивной инфильтрации, могут быть
применены методы естественного электрического поля (ПС) и термометрии.

Примечание. При использовании метода естественного
электрического поля необходимо учитывать влияние таких характерных для ЮБК
неблагоприятных факторов, как большие перепады высот, наличие крутых склонов и
естественных токов, не связанных с полями фильтрации, а также наличие
теллурических токов и промышленных помех. Термометрический метод следует
проводить только при тщательном учете гидрогеологической обстановки .

2.39. Комплексный электрический
каротаж скважин
должен состоять из измерений сопротивления пород (КС или
БКЗ) и повторной резистивиметрии искусственно засолоняемых (или опресняемых)
скважин.

Примечание . При применении повторных резистивиметрических измерений искусственно
засолоняемых скважин одновременно необходимо проводить также термометрию до
начала засоления (или опреснения) скважин.

2.40. Результаты
комплексного электрического каротажа скважин представляются в виде графиков
изменения изучаемых параметров с глубиной, по которым определяют: местоположение
в скважине литологических границ, местоположение и мощность трещиноватых,
ослабленных или обводненных зон, места водопритоков, изменение физических
свойств (удельного сопротивления, скоростей упругих волн, плотности и
влажности) пород с глубиной.

В комплексе каротажных
работ рекомендуется применять кавернометрию в качестве дополнительного метода,
уточняющего литологическое расчленение разреза, а также режимную (повторяемую)
инклинометрию для решения частной задачи определения глубин смещения активных оползней
(по искривлению стволов скважин во времени).

2.41. Применению
повторной резистивиметрии искусственно засолоняемых (или опресняемых) скважин
при изысканиях на оползневых склонах ЮБК рекомендуется придавать большое
значение, поскольку эти опыты позволяют определить мощность обводненных зон и
скорости подземных потоков, а следовательно, и получить величину коэффициента
фильтрации как для каждого слоя в отдельности, так и для толщи в целом.

При необходимости
выявления скоростей подземных водотоков струйного типа и определения
коэффициентов фильтрации рекомендуется применять метод заряженного тела
(гидрогеологический вариант) либо электролитический метод, при котором
производится засоление воды в скважине, а регистрация изменения удельного
сопротивления воды (бурового раствора) производится в другой скважине — ниже по
склепу, в пределах того же струйного водотока.

Поскольку при постановке
резистивиметрии зачастую неясно, чему соответствует скорость рассоления —
скоростям потока (при наличии одной-двух трещин, обеспечивающих водоприток) или
же скоростям фильтрации (при наличии множества каналов водопритока в толще
водоносного горизонта), — рекомендуется комплексное проведение электрического
каротажа двумя микрозондами (градиент-зондом и потенциал-зондом). Пересечение
двух получаемых кривых КС соответствует максимальным каналам водопритока.

2.4,2. Сейсморазведка может
проводиться на дневной поверхности (наземные методы) и в горных выработках.

При наземных наблюдениях
преимущественно используется метод преломленных волн (МПВ) или корреляционный
метод преломленных волн (КМПВ).

2.43. С помощью наземных
сейсмических методов, включающих продольное и непродольное профилирование,
профилирование с постоянным шагом, сейсмические зондирования в отдельных
точках, решаются задачи «а-в», «д-з», перечисленные в п. 2.28.

2.44. Сейсморазведка
выполняется в виде площадной съемки по сети профилей, густота которой
определяется строением разреза и решаемыми задачами. Направления профилей
выбираются с таким расчетом, чтобы обеспечить максимальный контраст упругих
свойств на границах раздела. Для границ, находящихся на различной глубине, эти
направления могут не совпадать друг с другом. В таких случаях система профилей
должна обеспечивать опт шальные условия для выделения опорной границы. Системы
наблюдений должны обеспечивать получение встречных (а иногда и нагоняющих)
годографов и иметь общие точки для увязки границ, выделенных по отдельным
профилям. Для одновременной регистрации продольных и поперечных (обменных) волн
рекомендуется проводить наблюдения при горизонтальном и вертикальном положении
сейсмоприемников и при различном направлении ударов.

2.45. Продольное
сейсмическое профилирование рекомендуется применять для выделения в разрезе
горизонтальных и слабонаклонных границ (поверхности коренных пород, поверхности
оползневого ложа) и для прослеживания зон тектонических нарушений и других
крутопадающих границ.

2.46. Непродольное
профилирование применяется преимущественно для прослеживания крутопадающих
границ зон разрывных тектонических нарушений, бортов погребенных эрозионных
ложбин и др.

2.47. Для изучения
изменения с глубиной состояния пород, анизотропии и преобладающего направления
трещиноватости рекомендуется в характерных точках проводить сейсмические
зондирования при расположении пунктов удара на 6-8 радиальных профилях длиной
50-100 м.
Работы эти целесообразно проводить в комплексе с КВЗ (круговые вертикальные
зондирования) или ВЭЗ МДС (вертикальные электрические зондирования в
модификации метода двух составляющих).

2.48. Для увязки
отдельных точек зондирования в ряде случаев рекомендуется проводить
профилирование при постоянном расстоянии между сейсмоприемником и пунктом
удара.

2.49. Результаты наземных
сейсмических наблюдений представляются в виде геосейсмических разрезов (для
каждого профиля) и индикатрис распределения скоростей на разных глубинах (для
сейсмических зондирований).

На разрезах проводят скоростные
границы и величины скоростей, выделяют участки перерывов в прослеживании
отдельных границ, показывают (условными знаками) динамические и кинематические
особенности волнового поля.

После увязки глубин
залегания границ по отдельным профилям составляется карта кровли опорного
сейсмического горизонта, на которую наносятся оси выделенных аномалий волнового
поля. При наличии достаточного количества данных такие карты могут быть
составлены для всех границ, выделенных в разрезе.

Особое значение имеет
получение значений скоростей продольных и поперечных упругих колебаний,
позволяющих определить коэффициент Пуассона, модуль Юнга и др.

2.50. Наблюдения в горных
выработках, которые следует проводить для получения наиболее достоверных данных
о скоростях распространения продольных и поперечных волн в толще пород склона и
характеристик их поглощения в грунтах, а также для детального расчленения
разреза, подразделяются на вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП),
сейсмокаротаж, акустический каротаж и сейсмическое просвечивание блоков грунтов
между горными выработками.

2.51. При ВСП и
сейсмокаротаже сейсмоприемиики следует располагать вдоль ствола скважины или
закреплять в стенке шурфа, а пункты возбуждения — оборудовать на дневной
поверхности. Количество пунктов возбуждения, расстояния между ними, глубина
погружения и расстояние между сейсмоприемниками определяются необходимой
детальностью исследований и поглощающими свойствами среды.

2.52. Системы наблюдений
при ВСП должны обеспечивать непрерывное прослеживание изменения сейсмических
характеристик в зависимости от направления наблюдений и охвата различного
объема исследуемых грунтов.

2.53. При сейсмическом
просвечивании источники возбуждения колебаний располагаются в шурфе или
скважине, а сейсмоприемники — в скважине на одном уровне.

2.54. Результаты
наблюдений в горных выработках представляются в виде диаграмм изохрон, графиков
пластовых и средних скоростей и коэффициентов затухания, являющихся исходным
материалом для построения геосейсмических разрезов и оценки физико-механических
свойств грунтов.

2.55. В зависимости от
сложности геосейсмического разреза и решаемых геологических задач применяются
различные модификации сейсморазведки, но наиболее полное и точное решение может
быть получено при сочетании наблюдений на дневной поверхности и в горных
выработках.

2.56. Режимные
геофизические наблюдения рекомендуется применять при изучении кинематики
оползней. Для этого используются магнитные репера и режимные ВЭЗ.

2.57. Для сценки степени
плотности и увлажненности пород зоны аэрации можно использовать скважинные
исследования ядерными методами ГГК, НТК и ННК с соблюдением соответствующих
ограничений и мер предосторожности.

Для выявления ослабленных
зон, по которым происходит скольжение (смещение) активных оползней, эти
исследования также следует проводить в виде режимных, многократно повторяемых
наблюдений (для регистрации сезонных разуплотнений и переувлажнений указанных
зон).

2.58. Все геофизические
материалы используются при составлении инженерно-геологических и
гидрогеологических карт и разрезов.

Для определения
сейсмичности грунтов, т. е. локальной балльности территории объектов изысканий,
следует применять микросейсморайонирование методом инструментальных измерений
амплитуд смещений частиц грунта, амплитуд скоростей и ускорений этих смещений
от дозированных (стандартных) возбуждений. Измерения ведутся с помощью
сейсмографов и регистрирующей сейсмической аппаратуры (шлейфовые осциллографы,
типовые сейсмостанции). Стандартное возбуждение производится грузом, падающим с
дозированной высоты. Помимо перечисленных величин по сейсмограммам, могут быть
определены преобладающие периоды указанных смещений (колебаний) грунтов, а
также получен полный спектр частот, что является одним из исходных данных для проектирования
сооружений.

2.59. Метод применяется
обязательно в комплексе с изучением скоростного разреза, т. е. получением
значений скоростей распространения упругих колебаний стандартными
сейсморазведочными методами. Это требование необходимо для получения исходной
балльности (сейсмичности) грунтов в нескольких точках участка. Последующее
микросейсморайонирование дает приращения балльности (относительно исходной) в
точках наблюдений.

Сеть наблюдений
варьируется в зависимости от конкретных условий участка изысканий и масштаба
изыскательских работ; обычно она не отличается от сети электро- и
сейсморазведочных работ.

Подробно методика этих
исследований приведена в «Инструкции по микросейсморайонированию» Института
физики Земли.

2.60. Для выявления и
трассирования линейных нарушений сплошности грунтов (например, границ активных
оползней, разрывных тектонических нарушений, контуров насыпных грунтов и т. п.)
применяется метод комплексной эманационной и газовой съемки, который
заключается в корреляции повышенных значений радона, торона, метана,
углекислого газа, кислорода, сероводорода в пробах почвенного воздуха по
профилям наблюдений. Работы проводятся с помощью стандартных эманометров типа
«Радон» и интерферометров ШИ-1, ШИ-2, ШИ-3 (шахтные интерферометры) либо ИГА-1
(индикатор газовой активности) по методике, соответствующей «Инструкции по
проведению радиометрических работ».

2.61. Для выявления
динамики оползневых процессов могут быть применены тензометрические наблюдения
за распределением напряжений (и изменением этих напряжений во времени) в
обсадных трубах в скважинах, в сваях и буронабивных противооползневых шахтных
столбах.

Для регистрации малых
величин оползневых смещений грунта полезно использовать метод наклонометрии,
разработанный Институтом физики Земли.

Для выявления
корреляционных зависимостей параметров, получаемых полевыми геофизическими
методами и механическими свойствами грунтов, определяемыми лабораторными
способами либо полевыми испытаниями грунтов, рекомендуется комплексировать
такие методы исследования, как пенетрация, сейсмоакустический каротаж, метод
акустической жесткости (получение скоростей поверхностных волн сейсморазведкой
и значений плотности гамма-плотномерами) на участках, где проведено достаточное
количество полевых испытаний грунтов и лабораторных физико-механических
анализов. Сравнение модулей, полученных пересчетом из данных упомянутых
геофизических исследований, с непосредственно измеренными позволит получить
(при достаточно представительной статистике) искомые корреляционные зависимости.

Г. ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ГРУНТОВ ЛАБОРАТОРНЫМИ И ПОЛЕВЫМИ МЕТОДАМИ

2.62. При изучении
инженерно-геологических свойств грунтов очень важно правильно выбрать схему
испытаний и применить наиболее рациональную, целенаправленную методику с учетом
задач исследований, вытекающих из необходимости оценки устойчивости оползневых
склонов и литологических особенностей элювиальных образований и
делювиально-оползневых накоплений, содержащих крупнообломочные включения и
ослабленные зоны.

2.63. Для
инженерно-геологической оценки грунтов рекомендуется избегать использования
стандартных методик, так как они мало применимы для элювиальных образований и
склоновых накоплений, содержащих крупнообломочные включения и ослабленные зоны.

2.64. Для оценки
литологических особенностей пород необходимо проводить детальное
геолого-литологическое изучение пород с выделением:

ослабленных зон
(фактических и потенциально возможных зон оползневого смещения);

характерных для ЮБК
литологических комплексов пород.

При выделении ослабленных
зон необходимо учитывать, что они, как правило, приурочены:

в коренных породах, слабо
затронутых выветриванием, — к тектоническим трещинам, обычно выполненным
«глинкой трения»;

в элювиальных
образованиях — к увлажненным глинизированным продуктам выветривания аргиллитов,
обладающих характерной чешуйчато-листоватой текстурой, и к трещинам,
выполненным глинистым материалом;

в «рыхлых» склоновых
накоплениях — к участкам пород с небольшим (до 20-30 %) содержанием обломочного
материала и с высокой влажностью дисперсной составляющей, отвечающей
пластичному состоянию пород. Такие участки обычно приурочены к существующим
поверхностям смещения, к зонам локального увлажнения, к приконтактной зоне этих
накоплений с элювием коренных пород и к обводненным щебнистым прослоям.

К основным литологическим
комплексам пород на ЮБК, отличающимся инженерно-геологическими особенностями и
характером поведения на склоне, относятся:

глины и суглинки
темно-серого цвета с различным соотношением крупнообломочных включений и дисперсной
составляющей (эти отложения стабилизованы органическими и органо-минеральными
коллоидами и наиболее легко вовлекаются в смещение);

известковистые суглинки и
глины коричневато-бурого или желтовато-серого цвета с различным соотношением
крупнообломочных включений (обломков флишевых и карбонатных пород) и дисперсной
составляющей (эти отложения обладают цементационно-конденсационным характером
структурных связей и более устойчивы на склоне);

смещенные пачки флишевых
пород.

2.65. На сложных
оползневых склонах, на которых проектируется строительство ответственных
объектов, необходимо изучать вещественный состав пород, который, определяя
характер структурных связей, физико-химическую и коллоидную активность,
обусловливает степень выраженности характерных глинистых свойств,
гидрофильность, характер взаимодействия с водой, прочностные свойства в
деформационное поведение пород, а следовательно, и склонность их к оползневым
деформациям.

Изучение вещественного
состава пород следует проводить для каждого выделенного в пределах изучаемого
участка литологического типа пород.

Для оценки вещественного
состава пород необходимо изучать:

а)
химико-минералогический состав дисперсной составляющей, а именно: состав
глинистых минералов с помощью комплекса методов (термический,
электронно-микроскопический, дифрактометрический), емкость поглощения и состав
поглощенных катионов, химический состав — содержание органического вещества,
карбонатов, гипса, водно-растворимых солей, аморфного кремнезема;

б)
минералого-петрографический состав шлифов (для коренных флишевых пород,
элювиальных образований и обломочных включений);

в) состав и минерализацию поровых растворов. Эти
исследования позволят судить о процессах диффузионного выщелачивания, которые
приводят к снижению прочности пород и к формированию ослабленных зон. Изучение
поровых растворов следует проводить для образцов, залегающих в условиях,
способствующих выщелачиванию пород, — на контакте с обводненными прослоями, в
приконтактной зоне с элювием коренных пород, на участках, примыкающих к старым
поверхностям скольжения.

2.66. При определении
дисперсности пород, слагающих оползневые склоны ЮБК, следует учитывать наличие
в них крупнообломочных включений. Определение гранулометрического состава таких
пород необходимо проводить следующим образом: при помощи накидной сетки в
обнажениях или стенках выработок анализируются грубые обломки пород (100
мм). Затем грохочением определяется состав крупных
обломков пород (20-100 мм).
Ситовым анализом разделяется песчано-дресвяный материал. Масса проб для
грохочения должна составлять 200-300
кг. Из пробы, которая прошла через сито с диаметром
отверстий в 20 мм,
берется навеска в 2-3 кг.
При помощи набора сит эти навески разделяются на фракции 10; 10-5; 5-2; 2-1;
1-0,5; 0,5-0,25; 0,25-0,1 мм.
Ситовый анализ проводится мокрым методом. Пылевато-глинистые фракции отмываются
водой от обломочных включений. Анализ пылевато-глинистых частиц осуществляется
одним из существующих методов. В зависимости от цели исследования применяются
различные способы подготовки грунта к анализу. Гранулометрический анализ
пылевато-глинистых частиц наиболее целесообразно проводить обычным пипеточным
методом или ареометром с предварительной диспергацией грунта пирофосфатом
натрия.

Во избежание разрушения
обломочных включений ослабленных выветриванием аргиллитов следует соблюдать
осторожность при их гранулометрическом анализе. Ситовой анализ пород,
содержащих в своем составе обломки сильно выветрелых аргиллитов, осуществляется
путем осторожного промывания обломочных включений на ситах. Анализ
пылевато-глинистых частиц таких пород осуществляется после предварительного
двухчасового замачивания в воде, без растирания. Для характеристики степени
агрегированности пылевато-глинистых фракций рекомендуется проводить
микроагрегатный анализ.

2.67. Методика изучения
физических свойств пород, слагающих оползневые склоны ЮБК, назначается исходя
из литологических особенностей пород.

Для пород из трещиноватых
зон в коре выветривания лабораторными методами следует изучать глинистый
заполнитель трещин (по обычной методике инженерно-геологического изучения
дисперсных грунтов).

Для склоновых накоплений
и пород коры выветривания методику изучения следует, подбирать исходя из
соотношения в породе крупнообломочного материала (щебень, дресва) и дисперсной
составляющей.

При содержании
крупнообломочного материала менее 10-115 % следует применять обычную методику,
используемую для дисперсных грунтов, так как их физико-механические свойства
практически не отличаются от свойств дисперсных грунтов, не содержащих
крупнообломочных включений.

При содержании
крупнообломочных включений свыше 10-16 % следует применять специальную методику
лабораторных исследований, сочетая их с полевыми методами. Для таких пород
показатели физико-механических свойств следует определять отдельно для
крупнообломочных включений, для дисперсной составляющей и для породы в целом.
При содержании обломочных включений от 10-15 до 20-30 % особое внимание следует
обращать на изучение состава и состояния дисперсной составляющей пород,
определяющей их физико-механические свойства. При содержании обломочных
включений свыше 20-30 % следует уделять внимание также изучению обломочных
включений, оказывающих значительное влияние на физико-механические свойства
таких пород.

2.68. При определении
влажности пород можно пользоваться любым методом. Следует определять отдельно
влажность валовую, крупнообломочных включений, песчано-глинистой составляющей.
Особое внимание следует уделять определению влажности песчано-глинистой
составляющей, так как именно эта влажность обусловливает консистенцию пород и
определяет их устойчивость на склоне. Рекомендуется применять наиболее простой
метод определения влажности песчано-глинистого заполнителя (определение
влажности после отделения крупнообломочных включений путем протирания породы
через сито с диаметром отверстий в 2
мм).

Результаты определений
влажности пересчитываются по формуле Wm = Wc + K , где
Wm — влажность глинистого заполнителя, Wc — влажность частиц породы, прошедших через 2-мм сито, К — поправка,
зависящая от температуры, влажности и давления воздуха в лаборатории (при
обычных условиях она равна 1-2 %).

Для параллельных
определений следует отбирать по 8-10 навесок грунта, так как влажность
песчано-глинистой составляющей имеет большую амплитуду колебаний в близких
пространственных точках. Можно применять также бороздовой способ отбора проб.

2.69. Определение
объемного веса следует проводить для пород в массиве, используя следующие
методы:

метод взвешивания больших
объемов породы, извлеченной из шурфа с определением ее объема либо прямым
обмером шурфа, либо путем замера заливаемой в шурф воды (с предварительной
изоляцией стенок шурфа парафинированием, быстротвердеющими полимерами или
полиэтиленовой пленкой);

метод взвешивания больших
монолитов (1-3 кг)
с замером их объема.

метод режущего кольца
больших размеров ( d = 50-60
см, h = 20-50
см).

2.70. Определение удельного веса крупнообломочных
включений и дисперсной составляющей производится по стандартной методике лишь
для контрольных проб.

2.71. Для характеристики
прочностных и деформационных свойств пород можно пользоваться методами
одноплоскостного сдвига, одноосного и трехосного сжатия, а также компрессии.

2.72. При изучении
прочностных и деформационных свойств пород необходимо учитывать количество и
размер содержащихся в них крупнообломочных включений (см. пп. 2.74-2.87).

2.73. При проведении испытаний пород на прочность
необходимо учитывать, что трехосные испытания в стабилометрах (позволяющие
получать сдвиговые характеристики пород в условиях более равномерного распределения
напряжений в образце, где направление плоскости сдвига определяется свойствами
испытуемого образца и приурочено к плоскости наименьшего сопротивления) в
условиях ЮБК могут быть применены главным образом для изучения дисперсной
составляющей грунтов.

2.74. При оценке
прочности пород, содержащих более 20-30 % крупнообломочных включений, испытания
рекомендуется проводить на образцах больших размеров, используя
крупногабаритные лабораторные приборы или полевые методы.

2.75. Для изучения
сопротивления сдвигу пород, слагающих оползневые накопления в полевых условиях,
рекомендуется применять метод прямого сдвига грунтов в заданной плоскости.

Примечание . Методы обрушения, выпирания, вращательного среза, а также метод ВНИМИ не
соответствуют характеру смещения пород при оползневых процессах: методы
выпирания и обрушения дают завышенные значения показателей прочности, что
объясняется в первом случае малыми нормальными напряжениями, во втором —
несовершенством методики; метод вращательного среза не применим к оползневым
накоплениям, ввиду наличия в них грубообломочных включений; метод ВНИМИ не
позволяет определять значения угла внутреннего трения.

2.76. Прямой сдвиг в
заданной плоскости рекомендуется выполнять по методике, позволяющей
моделировать условия сдвига, аналогичные тем, которые наблюдаются при
оползневых явлениях.

2.77. В зависимости от
целей исследования испытание на сдвиг рекомендуется производить по одной из
следующих схем:

а) сдвиг целиков грунта
природной влажности по заданной плоскости;

б) сдвиг по имеющимся в
склоне готовым поверхностям ослабления (оползневого скольжения, тектоническим
трещинам и др.) без предварительного увлажнения;

в) сдвиг по имеющимся в
склоне готовым поверхностям ослабления с их предварительным замачиванием;

г) сдвиг целиков
предварительно увлажненного грунта по искусственно подготовленной поверхности.

Результаты, полученные в
опыте по схеме «а», рекомендуется использовать при расчете устойчивости
склонов, в которых не зафиксировано зон ослабления, по остальным схемам — для
склонов с имеющимися поверхностями ослабления (схемы «в» и «г» — для
увлажненных).

Полученные показатели
следует корректировать в зависимости от влияния различных неблагоприятных
условий и факторов, например трещиноватость, диффузионное выщелачивание,
динамические нагрузки.

2.78. В случае выполнения
испытаний на предварительно замоченном грунте (схемы «в» и «г», п. 2.77.),
время замачивания следует определять в зависимости от пород. Для темно-серых
плотных глин и суглинков с небольшим количеством крупнообломочных включений оно
составляет 11,5-2 сут, для желто-бурых и желто-серых суглинков с большим (20-50
%) количеством крупнообломочных включений- 2-3 сут, для элювия флишевых пород
(выветрелых аргиллитов) — 3-4 сут.

2.79. Количество полевых
испытаний зависит от целей и задач исследований, но должно быть не менее трех
для каждой испытываемой литологической разности.

2.80. Для определения
величины модуля деформации (Е) изучаются деформативные свойства грунтов.

Величина модуля деформации
определяется при испытаниях грунтов вертикальными статическими нагрузками на
штампы, устанавливаемые в шахтах сечением 4
м2.

Для испытаний
используется жесткий круглый штамп площадью 2500-5000 см2,
устанавливаемый в шахтах методом «упора в стенки».

Примечание . Монтаж штампа с применением анкерных
свай не рекомендуется, так как зачастую при больших нагрузках сваи могут быть
вырваны и установка самих свай затруднена: завинчивание в крупнообломочные
грунты невозможно, бетонирование не всегда эффективно .

При испытании грунтов вертикальными статическими
нагрузками нагрузки на штамп передаются 100-тонным гидравлическим домкратом
ДГ-100. Осадка штампа фиксируется прогибомерами ПМ-30 или 6ПА0.

2.81. Установку штампа
производят, как правило, на отметке заложения фундамента в активной зоне
основания (через интервал, равный 1,5-2 величинам диаметра штампа), а также в
пределах тех разностей грунтов, знание величины модуля деформации которых
необходимо для моделирования напряженного состояния массива.

2.82. Величины ступеней
удельных нагрузок, зависящие от состояния, плотности и гранулометрического
состава грунтов, рекомендуется принимать в соответствии с табл. 2.

В случае, если предел
пропорциональности не достигнут, испытания проводят до конечной нагрузки,
соответствующей величине нагрузки от сооружения (с запасом 1-2 кг/см2).
При достижении предела пропорциональности необходимо дать дополнительную
ступень для уточнения характера кривой «осадка — удельная нагрузка».

2.83. Испытания грунтов
штампами в скважинах, прессиометрия, статическое и динамическое зондирования, а
также сдвиговые испытания методом вращательного среза для условий ЮБК не
рекомендуются по следующим соображениям:

Таблица 2

Грунты

Величины
ступеней удельных нагрузок, кг/см2

для грунтов
природной влажности

для
грунтов искусственно увлажненных

Темно-серые глины и суглинки

0,5

0,25

Желтовато-бурые суглинки и
глины

1

0,5

Элювий флишевых пород
(выветрелые аргиллиты)

1

0,5

при
установке штампов в скважинах невозможно осуществлять контроль за качеством
зачистки грунта на забое и учитывать деформацию колонны труб;

при прессиометрических
исследованиях не изучен вопрос о влиянии на величину модуля деформации пород
наличия в них крупнообломочных включений и прослоев крепких песчаников и
алевролитов;

применение статического
зондирования и вращательного среза ограничено из-за наличия в породах
грубообломочных включений.

2.84. Методика
лабораторного определения прочностных свойств крупнообломочных грунтов ЮБК.
должна назначаться по различным схемам в зависимости от состояния грунта,
условий строительства и целей испытаний и принципиально не должна отличаться от
соответствующих методик испытаний, разработанных для дисперсных грунтов.

2.85. Помимо стандартных
схем лабораторных испытаний пород на сдвиг рекомендуются также специальные
схемы сдвиговых испытаний, позволяющие моделировать состояние и условия работы
грунта па склоне и, в частности, в зоне оползневого смещения;

а) испытания при
различном физическом состоянии дисперсной составляющей грунтов — при природной
влажности, при влажности набухания, при влажности на границе текучести и на
границе раскатывания (учитывая, что прочность дресвяных и щебнистых грунтов в
значительной степени определяется влажностью и состоянием дисперсного
заполнителя, которые на оползневых склонах ЮБК в значительной степени зависят
от климатических условий и изменяются в течение года);

б) испытания после
предварительного свободного набухания;

в) испытания по схеме
повторного сдвига по подготовленной смоченной поверхности («плашка по плашке»).
Эта схема испытаний позволяет моделировать оползневые подвижки при сильном
увлажнении грунта по имеющимся в склоне поверхностям скольжения.

Расчетные характеристики сопротивления
пород сдвигу, полученные по таким схемам, наиболее отвечают задачам, вытекающим
из необходимости оценки устойчивости оползневых склонов, так как они
характеризуют прочность грунта в пределах наиболее ослабленных зон.

2.86. При содержании в грунте
крупнообломочных включений более 20-30 % испытание на сдвиг в лабораторных
условиях следует проводить на образцах больших размеров на стендовых
установках:

а) при испытании на
одноосное и трехосное сжатие следует проводить раздавливание больших монолитов
(диаметром 20-30 см
и высотой 30-45 см)
в специальных стендах одноосного и трехосного сжатия;

б) одноплоскостной сдвиг
больших монолитов следует проводить в сдвиговых стендовых установках.

При испытании грунта с
включением дресвяного обломочного материала можно пользоваться стендовой
установкой с диаметром рабочей камеры порядка 20
см. При испытании грунта с включением щебнистого
обломочного материала крупногабаритные стенды должны иметь диаметр сдвигового
кольца 50 см.

Стендовые установки
должны обеспечивать величину зазора между обоймами не менее 0,8 диаметра
наиболее крупных обломков в грунте.

Испытания щебнистых
грунтов с глыбовыми включениями можно осуществлять на модельных образцах после исключения из образцов глыбового
материала ( d >10-20
см);

в) компрессионные
испытания — в крупногабаритных стендовых одометрах диаметром порядка 20
см для дресвяных разновидностей и 50
см и более — для щебнистых.

2.87. При содержании в
грунте крупнообломочных включений до 20-30 %, а также для характеристики
прочности дисперсной составляющей можно пользоваться лабораторными приборами
одноосного сжатия, одноплоскостного сдвига и стабилометрами. При проведении
испытаний необходимо следить за тем, чтобы не было заклинивания обломочных
включений между обоймами колец.

2.88. Величины сцепления
по ослабленным зонам и контактам, приуроченным к тектоническим трещинам и
трещинам выветривания в толще флишевых пород, могут быть рассчитаны по формуле:

С = а W ,

где С — величина сцепления,

W — влажность материала, выполняющего трещины,

а и в — коэффициенты, зависящие от
гранулометрического состава материала, выполняющего трещины.

Примечание . Если содержание частиц
диаметром менее 0,005 мм
превышает 50 %, коэффициенты а и в соответственно равны 2231 и
2,81 При содержании частиц диаметром 0,005-2
мм свыше 50 % эти коэффициенты соответственно составляют
127 и 2,14, а при содержании частиц диаметром более 2
мм свыше 50 % они соответственно равны 66 и 1,92 .

2.89. Для контрольных
образцов, отобранных из ослабленных зон, следует проводить реологические
испытания, которые дадут возможность оценить деформационное поведение пород в
различном состоянии при различных напряжениях (меньших, чем разрушающие), что
имеет важное значение для понимания процессов на стадии медленных подвижек. Эти
исследования следует проводить для грунтов, содержащих крупнообломочный
материал менее 20-30 % и если размер отдельных обломков не превышает 1,5-2
см в поперечнике. Для таких грунтов реологические
испытания можно проводить на приборах стандартного размера.

При проведении испытаний
необходимо учитывать, что:

а) испытания можно
проводить с помощью одноосного сжатия цилиндрических образцов высотой не менее 40
см и диаметром около 6
см по методу получения «семейства кривых»;

б) для характеристики
деформационного поведения пород по образцам, отобранным из слабых зон коры
выветривания флишевых пород (увлажненные, глинизированные, тонкочешуйчатые
аргиллиты), реологические испытания лучше проводить в сдвиговом приборе,
модернизированном для проведения опыта в условиях чистого сдвига, без
вертикальных нагрузок. Опыты проводятся по методу получения семейства кривых
кинетики развития деформаций при постоянных, возрастающих от опыта к опыту
напряжениях сдвига.

Д. ОПЫТНО-ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ РАБОТЫ

2.90. При организации опытно-фильтрационных
работ, необходимых для гидрогеологических расчетов и прогнозов, следует
учитывать, что в сложных гидрогеологических условиях оползневых склонов ЮБК,
когда фильтрационные свойства водовмещающих пород меняются на незначительных
расстояниях по площади и в разрезе, определение таких параметров, как
коэффициент фильтрации К, проводимость Т, пьезо- или
уровнепроводность а, водоотдача или недостаток насыщения μ, коэффициент взаимодействия
пластов (фактор перетекания) В, весьма трудоемко.

2.91. Учитывая сложность и пестроту литологического
строения водоносного комплекса в оползневых накоплениях ЮБК (наличие линз и
невыдержанных прослоев крупнообломочных включений в толще связных
глинисто-суглинистых пород), постановку опытных работ рекомендуется
осуществлять после расчленения разреза на зоны и участки по
литолого-петрографическим признакам.

2.92. Для детализации
строения выделенных в составе водоносного комплекса зон в процессе изыскании
рекомендуется проводить кратковременные откачки из всех проходимых разведочных
скважин (с последующим обязательным наблюдением за восстановлением уровня
подземных вод), на основании которых произвести расчленение разреза по
фильтрационным свойствам и наметить участки для проведения опытных откачек.

2.93. Для получения
приближенных значений фильтрационных характеристик рекомендуется проведение
одиночных откачек для каждой литологической разновидности пород. При
производстве одиночных опытных откачек в слабопроницаемых суглинистых склоновых
накоплениях для определения величины скачка наряду с опытной скважиной
рекомендуется бурить и оборудовать фильтром затрубную скважину.

2.94. Кустовые опытные
откачки выполняются для более точного определения гидрогеологических параметров
водовмещающих пород, выявления взаимосвязи между отдельными обводненными зонами
и прослоями, определения радиуса влияния откачки и степени неоднородности
водоносной толщи.

2.95. Опытные кусты
рекомендуется располагать на типовых участках после того, как будут изучены
геологические и гидрогеологические условия. Начальный диаметр центральной
скважины должен обеспечивать установку в ней фильтра диаметром не менее 100
мм и наличие пространства для обсыпки его рабочей части
песком или гравием толщиной слоя не менее 50
мм. Наблюдательные скважины оборудуют фильтрами диаметром
50-80 мм,
которые обсыпают хорошо фильтрующим материалом.

2.96. В условиях
оползневых склонов ЮБК, характеризующихся большой неоднородностью водовмещающих
пород в горизонтальном и в вертикальном направлениях, рекомендуется закладывать
не менее 2-3 лучей.

2.97. Для выяснения
характера взаимодействия отдельных зафиксированных на оползневом склоне
водоносных прослоев и зон, расположенных на различных глубинах и разделенных
слабопроницаемыми породами, наблюдательные скважины рекомендуется располагать
поэтажно.

2.98. В сравнительно
однородных породах достаточно одной-двух наблюдательных скважин в луче, в
неоднородных — до четырех-пяти и более. В качестве наблюдательных рекомендуется
также использовать разведочные скважины, расположенные поблизости от опытной
скважины.

2.99. Расстояния от
центральной скважины до наблюдательных определяются расчетным путем по
ориентировочным значениям коэффициента фильтрации, мощности водоносного
горизонта и необходимой (заданной) величине понижения. Ориентировочные
расстояния от центральной скважины до наблюдательных при откачках из
водоносного горизонта в оползневых накоплениях приведены в табл. 3.

Таблица 3

Водовмещающие
породы

Расстояния
от центральной скважины до наблюдательных, м

п е рв ой

второй

третьей

Суглинки
тяжелые с небольшим количеством крупнообломочных включений (К = 0,0001-0,05
м/сут)

1

2-3

5-8

Дресва,
щебень и обломки коренных пород с суглинистым заполнителем (К = 0,05-1 м/сут)

2-4

5-8

8-10

2.100.
После проходки и оборудования центральной скважины перед бурением
наблюдательных скважин куста (для уточнения расстояний) рекомендуется
производить прокачку центральной скважины (длительность ее 1 станко-смена).

2.101. Кустовые откачки из
водоносного горизонта в крупнообломочных оползневых накоплениях рекомендуется
проводить с двумя-тремя понижениями. В слабопроницаемых разностях, при удельном
дебите скважин, не превышающем 0,05 л/сек, одиночные и кустовые откачки
проводятся с одним понижением величиной не менее 2
м. При этом разность между понижениями в соседних
наблюдательных скважинах луча должна составлять не менее 0,2-0,3
м, а в наиболее удаленной скважине 0,1-0,2
м. В щебнисто-суглинистых породах разность понижений в
наблюдательных скважинах должна быть 0,1-0,15
м.

2.102. Продолжительность
откачки зависит от водопроницаемости пород, мощности водоносного горизонта,
величины понижения, положения наблюдательных скважин, а также от поставленных
задач, которые должны быть решены с помощью откачки. Для определения
необходимой продолжительности откачки с неустановившимся режимом рекомендуется
пользоваться уравнением

,

где r — радиус скважины (если определение производится по центральной скважине)
или расстояние от центральной скважины до наблюдательной (если определение
производится по наблюдательной скважине), м; а — коэффициент
пьезопроводности (уровнепроводности), м2/сут; t — время, исчисляемое от начала откачки, сут.

При проведении опытной
откачки из водоносного горизонта, заключенного в оползневых накоплениях ЮБК,
ориентировочно можно рекомендовать следующую ее продолжительность, которая
уточняется в процессе откачки (табл. 4).

Таблица 4

Водовмещающие
породы

Продолжительности
откачки, смена

пробной

одиночной

кустовой

Слабопроницаемые
породы ( K =
0,0001-0,05 м/сут)

1-2

7-8

10-12

Обломочные
породы с суглинистым заполнителем (К
= 0,05-1,0 м/сут)

0,5-1

3-4

4-6

Примечание. В случае, если в запроектированное время не достигнуто
указанного понижения в наблюдательных скважинах, продолжительность откачки
необходимо увеличить настолько, чтобы убедиться в наличии или отсутствии связи
между отдельными водоносными прослоями (зонами), для чего в смете следует
предусматривать резервные средства.

2.103. После прекращения откачки необходимо
проводить наблюдения за восстановлением уровня воды в опытной скважине,
результаты которых используются для расчета коэффициента фильтрации,
проводимости и уровне или пьезопроводности пластов.

2.104. Для определения
коэффициента фильтрации пород зоны аэрации и слабопроницаемых пород зоны
насыщения рекомендуется также проводить опытные наливы в скважины или в шурфы.

2.105. Поскольку одним из
основных параметров при гидрогеологических расчетах является водоотдача пли
недостаток насыщения пород зоны аэрации μ.,
то при проведении кустовых откачек рекомендуется определять этот параметр с
помощью запуска индикатора (красящее вещество или поваренная соль) в
наблюдательную скважину и установления времени его появления в центральной.

2.106. Для выявления
источников питания оползня водой и воздействия подземных вод на изменение
свойств клоновых отложений (на формирование в их толще зон ослабления)
необходимо изучать химический состав подземных вод и его изменение во времени.
Гидрохимические наблюдения рекомендуется вести по тем же скважинам, по которым
производятся наблюдения за уровнем и температурой воды, размещая наблюдательные
точки таким образом, чтобы охарактеризовать всю толщу оползневых пород по площади
и по глубине.

При проведении
гидрохимических наблюдений необходимо особое внимание обращать на:

а) установление типов
подземных вод, которые указывают на интенсивность и относительные скорости
фильтрации (например, гидрокарбонатные кальциево-магниевые воды характерны для
участков интенсивной инфильтрации, сульфатные воды распространены в
слабопроницаемых грунтах и свидетельствуют о меньших скоростях и т. д.);

б) аномально повышенную
минерализацию, которая может контролировать наличие зон тектонических нарушений
или очагов загрязнения;

в) специфический
химический состав (например, наличие содовых вод), влияющий на процессы
оползнеобразования.

Е. СТАЦИОНАРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА РЕЖИМОМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ОПОЛЗНЕВЫХ СКЛОНАХ

2.107. Стационарные
гидрогеологические наблюдения при изысканиях на оползневых склонах ЮБК
проводятся в целях:

а) выявления общей
картины обводненности склонов, направления и характера движения подземных вод в
толще слагающих склон пород;

б) изучения режима уровней
подземных вод — для учета их наиболее неблагоприятного положения при расчетах
устойчивости склонов;

в) изучения режима и
баланса подземных вод на оползневых склонах — для выявления источников
обводнения тела оползня с их количественной оценкой;

г) получения
фильтрационных характеристик пород, необходимых для гидрогеологических
расчетов;

д) изучения роли
подземных вод в формировании зон ослабления в толще пород склона.

2.108. Сеть
наблюдательных скважин располагается с учетом условий залегания подземных вод в
плане и в разрезе.

При одномерном движении
подземных вод достаточно одного расположенного по потоку створа из трех
скважин. При двухмерном движении требуется как минимум конверт из пяти скважин.

Число и направление
створов зависит также от характера неоднородности водовмещающих пород. При
неоднородном строении в плане закладывается 2-3 створа скважин поперек
основного направления движения потока подземных вод. При двух-трехслойном
строении гидрогеологического разреза (характерного для многих склонов ЮБК)
наблюдательные скважины в створе рекомендуется располагать «поэтажно» (т. е.
оборудовать куст скважин, из которых по одной располагать в каждом горизонте).

2.109. Основная цель
изучения баланса подземных вод па оползневых склонах сводится к определению
количественной характеристики их роли в процессе оползнеобразования. Изучение
баланса подземных вод обычно проводится силами научно-исследовательских и
режимных территориальных организаций Министерства геологии. Изыскательской же
организацией эти исследования следует выполнять лишь в случае, если оползневой
склон характеризуется большой протяженностью и сложными гидрогеологическими
условиями, а подобные исследования на нем ранее не проводились. Они могут
выполняться как силами самой изыскательской организации, так и
специализированной организацией по субподрядному договору, на что в смете и
программе изыскательских работ должны быть предусмотрены соответствующие
средства и время.

2.110. Изучению баланса
подземных вод должны предшествовать детальные геологические и
гидрогеологические исследования территории, а также постановка комплексных
наблюдений за режимом подземных вод (колебаниями уровня, температуры,
химического состава), что позволит решить вопрос о необходимости изучения
баланса. Поскольку роль подземных вод, воздействующих на оползневый процесс, на
различных участках ЮБК различна (в пределах огромных оползней, протягивающихся
через весь склон от уреза моря и до подножия яйлинского обрыва, подземные воды
могут являться одним из ведущих оползнеобразующих факторов, в то время как для
коротких «абразионных» или «эрозионных» оползней роль подземных вод в
оползневом процессе может оказаться второстепенной или незначительной), то
балансовые наблюдения следует предусматривать не во всех случаях, а в основном
при выявившейся большой роли подземных вод.

2.111. При исследованиях
должны быть изучены основные элементы баланса подземных вод:

инфильтрация атмосферных
осадков, конденсация водяных паров, просачивание поливных вод, утечки из
коммуникаций, водохранилищ и др., расход подземных вод на испарение и
транспирацию растениями;

приток на данный участок
подземных вод, поступающих из соседних территорий;

подземный отток из
пределов выделенного участка.

Алгебраическая сумма
элементов баланса подземных вод за расчетный промежуток времени или за год дает
баланс этих вод за соответствующий период.

2.112. Баланс подземных
вод рекомендуется составлять как для отдельных характерных участков, так и для
оползневого склона в целом. Для этого необходимо для каждого расчетного
балансового участка оборудовать сеть наблюдательных скважин, отображающих
условия залегания, питания и движения подземных вод в плане и в разрезе. В
условиях одномерного движения подземных вод для применения метода конечных
разностей на каждом участке необходимо иметь один створ из трех скважин,
расположенных по направлению потока. При двухмерном движении необходим конверт
из пяти наблюдательных скважин.

2.113. На ЮБК можно
выделить следующие участки склона, отличающиеся по условиям питания,
распространения и характеру движения подземных вод, на которых рекомендуется
проводить изучение баланса:

а) осыпи и глыбовые
навалы у подножия яйлинского обрыва — область аккумуляции атмосферных осадков и
карстовых вод верхней юры;

б) погребенные ложбины
стока, служащие путями перемещения подземных вод от яйлы в сторону моря, к
которым в большинстве случаев приурочены крупные оползни.

В пределах оползневого
склона необходимо выделить:

а) зоны, покрытые лесом,
где основными элементами баланса являются боковой приток, отток, инфильтрация,
эвапотранспирация;

б) участки, занятые
виноградниками, где элементы баланса те же, но добавляются поливные воды и
периодический сток в дрены;

в) участки, занятые
жилыми и курортными массивами, в пределах которых основные элементы баланса те
же, но естественный режим подземных вод нарушен.

2.114. Для изучения
баланса подземных вод на оползневых склонах ЮБК рекомендуется использовать
комплекс методов:

а)
опытно-экспериментальные определения отдельных элементов баланса на типичных
балансовых участках (испарение с дневной поверхности и с зеркала грунтовых вод,
изменение влагосодержания в зоне аэрации, наблюдения над инфильтрацией
атмосферных осадков и поверхностных вод с помощью лизиметров и т. п.);

б) стационарные
наблюдения за режимом и гидродинамический анализ колебаний уровня с помощью
уравнений неустановившегося движения грунтовых вод в конечных разностях.

2.115. При организации
балансовых наблюдений на оползневых склонах ЮБК рекомендуется широко
использовать геофизические методы исследований для определения сезонных
изменений влажности пород зоны аэрации, выявления фильтрационной неоднородности
оползневых накоплений в плане и разрезе, картирования поверхности подстилающего
водоупора, выявления зон разрывных тектонических нарушений, влияющих на
гидрогеологические условия.

2.116.
Опытно-экспериментальные наблюдения на типичных балансовых участках должны
включать изучение следующих элементов баланса подземных вод:

а) атмосферные осадки
(осадкомер Третьякова, почвенный дождемер, суммарные осадкомеры);

б) испарение с
поверхности почвы (почвенные испарители ГГИ-500-50, ГГИ-500-100);

в) приток и отток
поверхностных вод (водосливы, лотки, трубы и т. д., стоковые площадки);

г) запасы влаги в зоне аэрации
(весовой метод — термостатный, омический, гамма-метод, нейтронный,
теплоемкостный, тензиметрический и др.) с учетом влияния на этот элемент
микрорельефа местных природных и искусственных факторов (наличие или отсутствие
леса, виноградника, различная крутизна склона, наличие замкнутых понижений
рельефа, застроек территории, дренажных сооружений и т. д.);

д) дебит источников, дрен
(вертикальных и горизонтальных);

е) испарение грунтовых
вод с характерных глубин (лизиметрическим методом).

2.117. Изучение баланса
подземных вод в сложных гидрогеологических условиях на оползневых склонах ЮБК
рекомендуется проводить также с помощью гидродинамического анализа их режима.
Для этого на каждом расчетном балансовом участке следует оборудовать сеть
наблюдательных скважин по определенной системе.

Имея годовой цикл
наблюдений за колебаниями уровня подземных вод, составляется баланс подземных
вод для каждого расчетного промежутка времени и годовой баланс.

2.118. Ввиду того, что
определение гидрогеологических параметров в оползневых накоплениях ЮБК
встречает трудности из-за большой неоднородности водовмещающих пород в плане и
в разрезе, при определении средних значений Кср, Km , а и
др. необходимо сочетать различные методы, среди которых ведущими, наряду с
опытными работами, должны быть расчеты по уравнениям неустановившегося движения
а конечных разностях, с помощью решения обратных задач (математическое
моделирование на аналоговых машинах, моделирование на гидроинтеграторе,
электроинтеграторе и др.).

Параметр μ (коэффициент водоотдачи пород при
понижении уровня подземных вод или коэффициент недостатка насыщения при их
подъеме) рекомендуется определять различными способами. При отсутствии питания
подземных вод сверху этот параметр можно найти расчетным способом по данным о колебаниях
уровня. Наиболее надежно он находится по величине изменения запасов влаги в
нижней части зоны аэрации. Можно рассчитать его и по данным о физических и
водных свойствах пород зоны аэрации, для чего необходимо знать
гранулометрический состав, объемный и удельный вес и влажность пород.

В сложных
гидрогеологических условиях оползневых склонов ЮБК для определения величины
питания грунтовых вод сверху ( W ), чтобы получить наиболее надежные его
характеристики, необходимо сочетать различные методы: экспериментальный,
конечных разностей, аналитических решений дифференциальных уравнений
неустановившегося движения подземных вод.

2.119. Для решения
вопроса о возможности питания или расходования подземных вод за счет
вертикального перетока через гидрогеологические окна из нижележащего
водоносного горизонта или по зонам разрывных нарушений необходимо оборудовать
куст наблюдательных скважин для изучения характера изменения пьезометрических
уровней с глубиной и для расчета величины перетока.

2.120. Если стационарная
метеорологическая станция Гидрометеослужбы расположена далеко от изучаемого
оползневого склона или в иных микроклиматических условиях (изменение количества
и режима атмосферных осадков, величины испарения и др.), то в связи с
неоднородностью микроклиматических условий ЮБК необходимо организовать
непосредственно на изучаемом склоне временный метеорологический пост со
специальным режимом наблюдений. Наблюдения на них рекомендуется выполнять по
методике гидрометеослужбы с необходимыми отступлениями от нее, вызванными
специфическими условиями изучения оползней.

Ж. СТАЦИОНАРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ОПОЛЗНЕВЫМИ ПОДВИЖКАМИ

2.121. В связи с
трудностью распознавания на незастроенных территориях ЮБК оползней, находящихся
в стадии медленных подвижек (из-за чего участки развития активных оползней
здесь нередко принимаются за неоползневые), большое внимание при изысканиях на
оползневых склонах ЮБК следует уделять организации инструментальных
геодезических наблюдений за горизонтальными и вертикальными перемещениями
специально установленных геодезических знаков (реперов, марок).

2.122. На застроенных
склонах помимо инструментальных наблюдений за перемещением грунтовых и стенных
реперов (марок) рекомендуется вести также полуинструментальные наблюдения за
деформациями маяков, как установленных ранее на зданиях и сооружениях, так и
устанавливаемых в процессе изысканий.

2.123. Инструментальные
геодезические наблюдения за планово-высотным положением реперов (марок) и
полуинструментальные наблюдения за деформациями маяков проводятся для решения
следующих задач:

а) установления наличия
(или отсутствия) смещения на склоне (что особенно важно на стадии медленных,
визуально незаметных подвижек, обычно предшествующих катастрофическим
подвижкам);

б) установления границ
активных оползней, а также выявления на склоне оползней второго и более высоких
порядков, развивающихся на теле крупных оползней первого порядка;

в) установления
количественных характеристик смещения для решения вопроса о том, развивается
или затухает оползневой процесс на изучаемом склоне;

г) определения
направления смещения (следует учитывать, что на ЮБК имеются случаи, когда
направление смещения совпадает не с направлением ската склона, а с направлением
имеющихся на склоне, но не выявленных при изысканиях погребенных ложбин подземного
стока, с направлением зон разрывных тектонических нарушений и др.);

д) уточнения механизма
оползня, дифференциальных смещений его отдельных частей, конфигурации
поверхностей оползневого смещения;

е) микрорайонирования
территории оползня по интенсивности подвижек и уточнения местоположения границ
отдельных структурных элементов сложных оползневых систем;

ж) изучения распределения
напряжений на поверхности оползня в процессе его смещения с выявлением зон
сжатия и растяжения;

з) установления закономерностей
развития оползневого процесса во времени (с выявлением наличия или отсутствия
моментов периодической остановки оползня) и выявления зависимости интенсивности
подвижек от различных факторов оползнеобразования;

и) прогнозирования
дальнейшего поведения оползня;

к) выбора конструкций
проектируемых противооползневых сооружений и определения эффективности
осуществленных противооползневых мероприятий.

2.124. Створы
геодезических реперов (марок) следует располагать по направлению
предполагаемого смещения (продольные створы) и по направлениям,
перпендикулярным ему (поперечные). Крайние по створу реперы следует располагать
за пределами оползня. На оползнях, базисом которых служит дно моря и на которых
осуществлены морские берегоукрепительные сооружения, продольные створы следует
продолжать и на подводную часть склона, располагая последний репер на головной
части берегоукрепительных бун.

2.125. Количество створов
зависит от размеров и типа оползня. На небольших «моногенных» оползнях нередко
можно ограничиться одним продольным и одним-двумя поперечными створами. На
крупных полигенных оползнях первого порядка, и особенно в случае сложных
оползневых систем, необходимо не менее 3 створов продольных и 5-8 (а иногда и
10-12)-поперечных (по 1-2 створа в пределах каждой крупной оползневой ступени),
а также створы по осям выявленных оползней второго и более высоких порядков.

2.126. Количество реперов
(марок) в пределах каждого створа зависит от размеров и сложности оползня,
особенностей рельефа его поверхности и поставленных перед инструментальными
наблюдениями частных задач (см. п. 2.123).

Для изучения механизма
оползневого процесса и распределения напряжений в оползневом теле необходимо
обеспечивать соответствующую густоту расположения реперов в продольных створах.
На каждой крупной оползневой ступени должно быть расположено не менее 2-3
реперов (марок). На участках перегибов рельефа дневной поверхности реперы
(марки) рекомендуется располагать на близком расстоянии друг от друга (через 10-20
м и чаще).

2.127. Реперные створы
при изысканиях необходимо закладывать не только на оползнях, но и на
неоползневых, но потенциально оползнеопасных территориях, особенно на
застроенных или перспективных для застройки, чтобы в последующем при
эксплуатации этих территорий была возможность зафиксировать начало подвижки и
своевременно принять меры.

2.128. При изысканиях
должно быть уделено внимание вопросу выявления на склоне старых, заброшенных
реперных створов. При обнаружении старых реперов должна быть произведена их
инструментальная привязка.

2.129. Опорные реперы
должны закладываться на заведомо неподвижных участках склона, что в условиях
ЮБК представляет весьма трудную задачу. Наиболее надежными участками являются участки
развития верхнеюрских терригенно-карбонатных пород (образующих мысы Кошка,
Ай-Тодор, Никитский и др.) и изверженных пород (гора Медведь и др.), а также
межоползневые гребни, сложенные среднеюрскими флишевыми породами.

Опорные реперы должны
быть нанесены на планы, составленные в общегосударственной системе координат.
Целью такой привязки является контроль за их неподвижностью. В случаях, когда
возникают сомнения в неподвижности опорных-реперов, их привязку необходимо
повторить.

2.130. Количество циклов
измерения планово-высотного положения реперов (марок) необходимо назначать в
зависимости от степени активности оползня. В то время как на стабильных
неоползневых (но потенциально оползнеопасных) склонах вполне достаточным можно
считать измерения один раз в год, то на активных действующих оползнях измерения
следует производить не менее трех раз в год: ранней весной (февраль — начало
марта), после периода обычной весенней активизации оползней (конец мая — июнь)
и осенью (октябрь — ноябрь).

Примечание. Следует учитывать, что более редкие измерения на активных оползнях не
позволяют выявить особенностей кинематики оползня на его отдельных участках,
понять закономерности развития оползневого процесса и увязать его с факторами
оползнеобразования, — выделить в теле крупного оползня первого порядка более
мелкие оползни второго и третьего порядков и др.

2.131. Для получения
более полной информации об оползневом процессе рекомендуется ежемесячно
проводить полуинструментальные наблюдения за деформациями установленных на
зданиях и сооружениях маяков.

2.132. В связи с наличием
в толще оползневых накоплений многочисленных зон и поверхностей ослабления для
выявления, какие из них являются активными (т. е. тех, по которым происходит
фактическое оползневое смещение), рекомендуется применять глубинные
геологические реперы различных конструкций (струнные, тензометрические,
магнитные, электромагнитные и другие). При этом следует иметь в виду, что
преимуществом магнитных реперов по сравнению с реперами других конструкций
является возможность получения информации о смещениях, происходящих на разных
глубинах на протяжении длительного времени, а также возможность получения
информации о режиме разнонаправленных оползневых смещений разных порядков.

2.133. Наблюдения за
реперами в течение, как минимум, одного гидрологического года или же в период
времени от закладки реперной сети на первой стадии проектно-изыскательских
работ и до окончания изысканий на второй стадии (рабочие чертежи) должна
выполнять изыскательская (проектно-изыскательская) организация, а в последующем
— оползневая станция или же противооползневое управление, которым
изыскательская (проектно-изыскательская) организация должна передать реперную
сеть по акту.

3. ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

2.134.
Гидрометеорологические и промерные работы должны быть обязательной частью
комплексных изысканий, проводимых на всех крупных многофакторных оползнях ЮБК.
Виды и объемы этих работ определяются в зависимости от местоположения и
характера оползня, поставленных задач и наличия архивных материалов.

2.135. Задача этих
изысканий состоит в том, чтобы оценить местные гидрометеорологические условия и
на основе использования материалов длительных наблюдений гидрометеорологических
станций (или используя имеющиеся расчетные методы) получить режим
гидрометеорологических факторов на изучаемом склоне ЮБК и их влияние на
оползневые процессы.

2.136. Основной задачей
специалистов-гидрологов при определении влияния гидрометеорологических факторов
на оползневые процессы ЮБК является поиск имеющихся материалов многолетних
наблюдений и исследований и решение вопроса о способах их использования.

При необходимости в случае, когда материалы
стационарных наблюдений не могут характеризовать участок изысканий (станции
значительно удалены от объекта изысканий или местные условия сильно отличаются
от общего гидрометеорологического режима ЮБК), должны быть выполнены
специальные гидрометеорологические наблюдения силами изыскательской
организации. Методика и организация гидрометеорологических работ изложены в
соответствующих наставлениях Гидрометеослужбы и ряде других источников.

Примечание. Если изыскательская организация не
может выполнить необходимые гидрометеорологические и промерные работы своими
силами, она может привлечь для этой цели специализированные организации (в
частности, близрасположенные станции Гидрометеослужбы) на договорных началах .

2.137. Целью проведения гидрометеорологических
работ на оползневых склонах ЮБК является получение данных об абразионной
деятельности моря, вдольбереговой миграции наносов, эрозионной деятельности
рек, твердом стоке рек, атмосферных осадках (их количестве, режиме, характере),
испаряемости (и испарении с поверхности почвы и грунтовых вод с характерных
глубин), конденсации и др.

2.138.
Абразионная деятельность моря
изучается на подмываемых морем оползневых склонах с целью получения данных,
необходимых для прогнозирования возможности активизации существующих и
возникновения новых оползней.

При этих исследованиях
должны быть получены следующие данные:

наличие и пределы
распространения морской абразии на исследуемом участке;

качественные
характеристики процесса абразии (формы и размеры ниш и других форм подмыва,
характер обрушения и др.);

количественные
характеристики процесса абразии (количество грунта, унесенного с метра за единицу
времени, отступание бровки берегового обрыва за единицу времени);

зависимость интенсивности
абразии от гидрометеорологических, геологических и гидрогеологических условий.

2.139. Наблюдения за
абразионной деятельностью моря, как правило, должны сопровождаться: изучением
вдольберегового движения наносов, изучением морского волнения, наблюдениями за
колебанием уровня моря при нагонах, специальными наблюдениями за прибоем и
накатом, размывными течениями, волновыми скоростями и др.

2.140. Эрозионная
деятельность рек (ручьев), стекающих по оползневому склону, изучается для
выяснения влияния водотоков на оползневой процесс и получения необходимых
данных для проектирования (в частности, водоотводных сооружений).

В результате этих
исследований должны быть получены:

качественные
характеристики процесса речной (овражной) эрозии;

характеристики зон
размыва (подмыва склона при разных уровнях и расходах водотока;

количественные
характеристики интенсивности процессов размыва;

зависимости интенсивности размыва от гидрометеорологических
(уровни, сток, осадки), геологических и гидрогеологических условий.

2. 14 1. Наблюдения
за деятельностью водотоков (если она недостаточно охарактеризована имеющимися
материалами) следует вести по методике Гидрометеослужбы.

2. 14 2. Данные
изучения гидрометеорологических факторов, воздействующих на оползневой процесс
(например, атмосферных осадков, деятельности рек и ручьев, подмыва склона морем
и др.), проводившегося специализированными организациями (системы
Гидрометеослужбы и др), должны быть собраны, проанализированы и соответствующим
образом обработаны.

В отдельных случаях для получения необходимых
характеристик следует использовать, кроме данных фактических наблюдений, также
расчетные методы.

2. 14 3. При
изучении водного баланса оползневого склона, в связи с характерными для ЮБК
резкими изменениями микроклиматических условий, необходимо организовывать
временные гидрометеорологические посты. Методика работ на этих постах должна
выполняться по рекомендациям Гидрометеослужбы.

2. 144 . Большое
внимание при проведении изысканий следует уделять промерным работам на море, в
результате которых должны быть получены данные об особенностях рельефа
подводного склона (его крутизна, наличие ступеней, дугообразный контур
подводного языка оползня и др.).

2.145. Ширина полосы
промеров определяется гидрологом совместно с инженером-геологом в зависимости
от предполагаемого местоположения языка оползня и уточняется в процессе
выполнения работ. Акватория промеров должна превышать площадь языка оползня.

2.146. После установления
контуров подводного языка оползня назначаются повторные промеры по покрывающим
всю его площадь профилям (через 60-100
м), которые следует производить три-четыре раза в год и
каждый раз после сильных и продолжительных штормов.

Промеры рекомендуется
производить по створам с инструментальной фиксацией точек промеров и эхолотом
по створам или компасным курсам (галсам).

2.147. Совмещая планы
повторных промеров за разные сроки, можно получить качественную и
количественную характеристики деформации подводного языка, а анализируя
гидрометеорологические условия за период между промерами (режим волнения,
сгонно-нагонные колебания уровня и др.), можно объяснить причины этой
деформации. Необходимо также использовать имеющиеся гидрографические карты и планы
промеров дна участка за разные годы и путем их сравнения попытаться оценить
причины и величину деформации подводного языка оползня за многолетний период.

2.148. При помощи
подводных работ (например, с использованием автономной дыхательной аппаратуры на
сжатом воздухе) рекомендуется производить:

а) обследование состояния
подводного берегового склона и выявление характерных участков с признаками
локальных деформаций;

б) периодические наблюдения за рельефом языка оползня
(с целью выявления его изменений в зависимости от воздействия различных
факторов).

Примечание . При обнаружении в районе языка
оползня крупных глыб или валунов (которые не могут перекатываться волной) можно
зафиксировать их местоположение (путем, например, вывода на поверхность воды
прикрепленной к валуну рейки или штыря) и систематически следить геодезическими
методами за смещениями валунов. Вместо валунов с той же целью можно
устанавливать на языке оползня, специальные предметы (якоря, бетонные плиты и
т. п.);

в) инструментальные
исследования уровня поверхности донных осадков, исследования режима локальных
перемещений под воздействием волнения, течения и др.;

г) отбор проб грунтов для
лабораторных исследований и другие работы.

2.149. В результате подводных
исследований должны быть получены следующие материалы:

карта изолиний
поверхности морского дна с элементами морфологии подводной части оползневого
склона и геологическим описанием слагающих дно поверхностных отложений;

таблица и схема
распределения донных осадков с их физико-механическими характеристиками;

схемы перемещения
закрепленных предметов (якорей, штырей и т. д.) в увязке с причинами,
вызывающими эти перемещения — записи, зарисовки, материалы кинофотосъемки
отдельных участков дна и т. д.

2.150. Метеорологические
исследования на оползневых склонах ЮБК, выполняются для:

установления влияния на
режим оползневых процессов региональных метеорологических условий;

установления влияния на
устойчивость оползневых склонов микроклиматических условий;

изучения
метеорологических факторов как составляющих водного баланса оползневых склонов;

получения необходимых
данных для проектирования системы поверхностного водоотвода.

2.151. Для выявления зависимости оползневой
активности от метеорологических факторов (например, от количества и режима
атмосферных осадков) и для получения метеорологических данных для составления
представления о водном балансе оползневого склона, необходимо получение
количественных характеристик метеорологических условий. С учетом большой пестроты
микроклиматических условий ЮБК, при большом отдалении стационарных станций
Гидрометеослужбы от участка изысканий рекомендуется организовывать на изучаемом
склоне метеорологические станции и посты силами изыскательской организации,
которая может передать эту работу по субподрядному договору специализированной
организации.

2.152. В связи с тем, что
в условиях большого перепада высот южнобережного склона Крымских гор (500
м и более) количество атмосферных осадков резко изменяется
даже на небольшом расстоянии в направлении сверху вниз по склону, то возникает
необходимость расположения наблюдательных постов на различных по высоте
участках склона.

2.153. Основными
метеорологическими элементами при изучении оползневых процессов на ЮБК должны
быть:

характер и количественное
распределение атмосферных осадков (причем особое внимание следует уделять
осадкам в виде моросящих затяжных дождей), время, условия, характер и
распределение снегового покрова;

испарение с поверхности
почвы и водной поверхности;

температурный режим.

2. 154. Обработка метеорологических данных должна
производиться, как правило, с соблюдением требований соответствующих пособий
Гидрометеослужбы, но в зависимости от поставленных задач могут применяться и
другие методы обработки.

2. 1 55. Кроме
непосредственного влияния режима метеорологических факторов на устойчивость
оползневых склонов следует оценивать также влияние климатических изменений,
проявляющееся через другие факторы. Например, климат определяет тип и интенсивность
выветривания, характер растительности, количество и режим поверхностных и
подземных вод, определяет время проявления и интенсивность процессов эрозии и
абразии. Определение таких климатических влияний на оползневые процессы должно
базироваться на изучении климатических факторов в историческом разрезе.

2. 1 56. В
отчете об изысканиях должно быть оценено влияние климатических факторов, в
частности атмосферных осадков, в качестве факторов оползнеобразования:

а) определено их влияние на сезонные колебания
величины коэффициента устойчивости склонов и на интенсивность оползневого
процесса;

б) определена зависимость
оползневых процессов от многолетних влажных периодов, от годовых сумм осадков и
особенно от их месячных сумм;

в) установлено влияние на
оползневой процесс ливневых единоразовых осадков редкой повторяемости
(например, таких, когда за сутки выпадает до 25 % среднегодовой нормы).

2.157. После окончания
изыскательских работ все оборудованные в процессе изысканий
гидрометеорологические пункты для продолжения начатых при изысканиях наблюдений
передаются (если в этом окажется необходимость) по акту оползневой станции,
противооползневому управлению или же гидрометеорологическим станциям ГУГМС.

И. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПОЛЗНЕВЫХ ПРОЦЕССОВ

2.158. Из статистических
методов исследования оползневых процессов рекомендуется применять
корреляционный и регрессионный анализы, которые позволят выявить связь между
смещением оползня и интенсивностью основных природных факторов и дать оценку
роли последних в оползневом процессе.

Применение этих методов
особенно полезно для познания закономерностей развития крупных многофакторных
оползней ЮБК. Для этого необходимо иметь данные длительных стационарных
наблюдений за скоростью смещения оползня и интенсивностью природных процессов.

2.159. Поскольку развитие
большинства оползней ЮБК (особенно крупных) происходит под влиянием многих
природных факторов, то следует: выявить наиболее результативный фактор, дать
оценку статистической связи отдельных факторов с интенсивностью оползневого
процесса, а также установить роль в оползневом процессе каждого фактора.

2.160. Поскольку
результаты наблюдений за смещением оползня, равно как и результаты наблюдений
за природными факторами, — величины случайные, то зависимость между ними носит
вероятностный характер и изучается с применением корреляционного анализа,
основная задача которого состоит в определении с заранее заданной надежностью
пределов величины оползневого смещения, которые оно может иметь, если известны
пределы изменения влияющего на него фактора.

Для определения тесноты
связи между двумя величинами применяется парная корреляция, для изучения
зависимостей между несколькими величинами — множественная корреляция.

2.161. Для выявления
тесноты связи между двумя величинами (парная корреляция) следует определить
коэффициент корреляции r как эффективную меру связи в условиях линейной
корреляции или корреляционное отношение ή
как меру тесноты связи между величинами, распределение которых может отличаться
от нормального, а связь аппроксимироваться нелинейными функциями.

Примечание . Коэффициент корреляции и
корреляционное отношение могут принимать значения от 0 до 1. Чем ближе значение
r и ή к 1, тем
теснее связь между оцениваемыми величинами .

2.162. Анализ
зависимостей двух величин X и Y
начинается с построения точечной диаграммы, которая позволяет приближенно
установить наличие связи между этими величинами. Если по точечной диаграмме или
по другим соображениям (теоретическим предпосылкам) предполагается линейная
зависимость между величинами, то задача дальнейших исследований состоит в
определении коэффициентов уравнения линейной регрессии типа Y
= аХ +
b .

Максимально приближающее
искомую зависимость к теоретической является такое уравнение регрессии, при
котором сумма квадратов отклонений эмпирических значений Y от
его теоретических, вычисленных по уравнению регрессии, минимальна. Это
положение лежит в основе метода наименьших квадратов, используя который можно
найти такие коэффициенты (уравнения), при которых уравнение соответствует
приведенным условиям. Уравнение регрессии может быть и более высоких степеней.
При большом объеме выборок для расчета коэффициентов регрессий следует
использовать существующие программы статистической обработки данных на ЭВМ.

2.163. Парный
корреляционный анализ следует применять для получения предварительных сведений
о связи оползневого процесса с тем или иным фактором, т. е. для предварительной
оценки относительного значения отдельных факторов в изменении оцениваемой
величины на первом этапе этих исследований.

Поскольку парный
корреляционный анализ не дает возможности достаточно точно прогнозировать
изменение характеристик оползневого процесса, то для этой цели следует
использовать метод множественной корреляции, когда учитывается влияние
нескольких природных факторов. Показателями тесноты связи между
характеристиками оползневого процесса и характеристиками природных факторов
является коэффициент множественной корреляции. ( R ), также
принимающий значения от 0 до 1. Значение R 2 можно истолковывать как математически
установленную долю вариаций характеристик оползневого процесса, появление
которой обязано влиянию изучаемых факторов, а 1 — R 2 как долю, которая не может
быть объяснена влиянием этих факторов.

2.164. Методы
регрессивного анализа рекомендуется применять для оценки не только связи
характеристики с определенной совокупностью факторов, но и тесноты ее связи с
отдельными, входящими в анализ факторами. Частные коэффициенты корреляции,
рассчитанные при статистической обработке материалов, определяют связь
характеристики процесса с каждым из рассматриваемых факторов при исключении
влияния других факторов, искажающих эту связь. Методами математической
статистики оцениваются точность и достоверность полученных показателей тесноты
связи.

2.165. Используя различные
сочетания факторов, влияющих на ход оползневого процесса по вычисленным и
откорректированным коэффициентам множественной корреляции, можно получить
представление о наиболее результативном сочетании природных факторов, а по
частным коэффициентам корреляции — об относительной роли каждого из них в
развитии оползневого процесса.

2.166. Основным
показателем оползневой активности в условиях ЮБК являются данные
инструментальных наблюдений за смещением геодезических реперов, установленных
на оползневых склонах (проводимых три раза в год). Дополнительной информацией
об оползневом процессе могут служить данные наблюдений за маяками,
установленными на деформируемых оползнями зданиях и сооружениях (замер
деформаций маяков следует проводить ежемесячно). Данные инструментальных
наблюдений за оползневыми подвижками используются для выявления (при помощи
корреляционного и регрессионного анализов) тесноты и характера связи
интенсивности оползневого процесса с такими природными факторами, как
количество выпавших на оползневой склон атмосферных осадков, колебание уровня
грунтовых вод (или расхода источников), интенсивность сейсмических явлений,
интенсивность волнения, скорость размыва берегов, аккумуляция и размыв
береговых накоплений.

2.167. Хотя оползни (как
и большинство других геологических систем) представляют собой нелинейные
системы, тем не менее в случаях, когда выборка наблюдений за оползневым
процессом мала, при анализе можно применять линейные модели зависимостей. Если
же выборка представительна и позволяет получить надежные оценки тесноты связи,
рекомендуется исследовать нелинейные аппроксимации зависимостей характеристик
оползневого процесса и оползнеобразующих факторов (расчет уравнений второй,
третьей и т. д. степеней).

2.168. Для выявления изменения
влияния природных факторов на оползневой процесс во времени величины смещения
реперов необходимо сопоставить с воздействием факторов в различные сроки: в год
наблюдений за смещением, за два, три года и т. д., а деформации маяков на
зданиях — с воздействием факторов в тот же месяц, предыдущий, за два, три и т.
д. предыдущих. С методической точки зрения, получение системы уравнений как
нельзя лучше способствует решению поставленной задачи в случае, когда заранее
неизвестны характер и теснота связи процесса как с каждым фактором в
отдельности, так и со всеми, вместе взятыми, но требуется их оценить. Такой
подход дает возможность выявить взаимоотношения изучаемых процессов во времени
и значение каждого фактора в развитии оползневого процесса.

К. ЛАБОРАТОРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

2.169. Лабораторное моделирование следует проводить
в целях изучения напряженного состояния массивов горных пород, слагающих
оползневые склоны ЮБК, выявления в толще пород склона зон дефицита прочности
(фактических и потенциальных зон оползневого скольжения), оценки устойчивости
склона и уточнения механизма оползневого смещения. Решение всех задач требует
применения комплекса методов моделирования.

2.170. С учетом большой
сложности геологического строения склонов ЮБК (неоднородность литологического
состава коренных и четвертичных склоновых отложений, невыдержанные условия
залегания слоев коренных пород и сложное распределение в склоне зон
выветривания, неоднородность прочностных и деформативных свойств пород, большая
высота и крутизна склонов и др.) проведение моделирования в рассматриваемом
регионе отличается большой трудоемкостью, сложностью моделей и требует
построения детальных инженерно-геологических разрезов (с отражением на них
местоположения и зон разрывных тектонических нарушений, характера и степени
нарушенности коренных флишевых пород, строения толщи оползневых накоплений,
всех зафиксированных в склоне зон ослабления, а также гидрогеологических
условий), а также получения данных о прочностных и деформационных
характеристиках пород в пределах всех выделенных в склоне
инженерно-геологических элементов.

2.171. Для получения
картины распределения напряжений в склоне следует применять методы
фотоупругости и тензометрической сетки, позволяющие строить модели
неоднородного строения, имитирующие весьма сложные по строению склоны ЮБК, в
которых принимают участие породы с различными деформационными свойствами.

2.172. Полученные на
моделях данные о напряженном состоянии, а лабораторными и полевыми методами —
данные о сопротивлении сдвигу могут быть использованы для расчета величины
прочности пород в различных точках массива в нескольких сечениях, т. е. для
получения картины распределения прочности в пределах исследуемого склона.

2.173. Сопоставляя распределение напряжений с
распределением прочности пород, следует определять степень устойчивости
различных участков склона и выявлять зоны дефицита прочности (зоны, где
величины скалывающих напряжений близки к величинам прочности пород или же ниже
их), которые и являются фактическими и потенциально возможными зонами
оползневого смещения в изучаемом склоне.

2. 1 74. Модель
оползневого склона ЮБК должна учитывать по возможности точно
структурно-тектонические особенности склона (и, в частности, наличие разрывных
тектонических нарушений), наличие оползней разных порядков, многослойность
оползневых смещений, наличие в толще пород склона нескольких локальных или же
выдержанных на большом протяжении зон ослабления (фактических и потенциально
возможных зон оползневого скольжения).

2.175. Для проверки
рабочей гипотезы о механизме оползневого смещения, определения роли отдельных
факторов оползнеобразования (абразии, эрозии, искусственной подсечки и
пригрузки склонов) и роли намечаемых для стабилизации оползня противооползневых
мероприятий (пригрузка в языке оползня, срезка его головной части и др.)
рекомендуется использовать модели из эквивалентных материалов.

2. 1 76. При
больших объемах изыскательских работ на первой стадии проектирования и при
наличии возможности моделирование целесообразно выполнить до окончания
изысканий с тем, чтобы на завершающем этапе изысканий особое внимание уделить
выявленным при моделировании участкам максимальной концентрации напряжений и
участкам неблагоприятного соотношения между скалывающими усилиями и прочностью
пород. Из всех таких участков должны быть отобраны дополнительные образцы пород
для изучения их прочностных, деформативных и реологических свойств, а также
особенностей микротекстуры и характера структурных связей.

2. 1 77. Для
более достоверной оценки степени устойчивости склона и всестороннего учета его
состояния данные моделирования следует сопоставлять с данными расчетов
устойчивости склона (в соответствующих заданных состояниях).

Л. РАСЧЕТЫ УСТОЙЧИВОСТИ ОПОЛЗНЕВЫХ СКЛОНОВ

2.178.
Для оценки устойчивости оползневых
склонов ЮБК, наряду с другими принятыми в инженерной геологии методами,
рекомендуется применять также расчетные методы.

2.179.
Расчеты, как правило, следует
применять при изысканиях, ведущихся для первой стадии проектирования.

2.180. Расчеты
рекомендуется использовать для: сравнительной количественной оценки роли
отдельных факторов оползнеобразования в снижении коэффициента устойчивости
склона; оценки устойчивости склона на момент изысканий (с учетом ранее
осуществленных на склоне противооползневых мероприятий) и для прогнозирования
наиболее неблагоприятных условий устойчивости склона;

обоснования рекомендуемых
в отчете противооползневых мероприятий.

2.181. Рекомендуется
применять методы, позволяющие вести расчет устойчивости склона относительно
поверхности смещения любой формы (установленной или предполагаемой на основе
изучения условий залегания и свойств пород):

метод многоугольников сил
(Шахунянц);

метод горизонтальных сил
(Маслов);

метод последовательного
суммирования по отсекам (Петрова-Ясюнас).

Для получения ориентировочных
значений Ку при массовых
расчетах целесообразно применять методы Маслова и Петровой-Ясюнас как наиболее
простые, а для более строгих расчетов — метод Шахунянца.

Примечание. На отдельных крутых участках
склонов (абразионных, эрозионных, оползневых уступах, сложенных сравнительно
однородными породами), где обычно возникают относительно небольшие оползни
срезания, целесообразен метод расчета устойчивости по круглоцилиндрической
поверхности смещения .

2.182. Расчеты
рекомендуется проводить для оценки как общей устойчивости склона, т. е.
возможности образования (или повторной подвижки) оползня первого порядка, так и
локальной его устойчивости, т. е. возможности возникновения на теле оползня
первого порядка локальных оползней второго и более высоких порядков (за
исключением оползней-потоков и оползней-сплывов, для прогноза образования и
развития которых рекомендуется пользоваться методами, учитывающими
реологические свойства пород). Так как в пределах сложных оползневых систем
отдельные их части могут иметь разную степень устойчивости, рекомендуется также
выполнять расчеты для разных частей системы с учетом особенностей их строения.

2.183. Расчеты
устойчивости оползневых склонов следует производить по всем выявленным или
потенциально возможным поверхностям скольжения. В частности, рекомендуется
проверять расчетом возможность смещения по поверхности, выходящей в подводную
часть склона, или возможность локального среза оползневой толщи в месте
наиболее слабого ее сечения.

2.184.
Инженерно-геологические разрезы масштаба 1:1000 и крупнее, являющиеся
геологической основой расчетов, должны содержать следующие данные, необходимые
для расчетов:

границы структурных
элементов оползневого склона (кровли коренных пород, оползневых ступеней,
отчленившихся блоков флишевых и верхнеюрских пород, чехла перекрывающих
смещенные блоки «рыхлых» накоплений и п p .);

очертания всех
прослеженных в склоне ослабленных зон — фактических и потенциальных зон
оползневого смещения: трещин различного происхождения (оползневых,
тектонических, бортового отпора и др.), старых поверхностей оползневого
скольжения, поверхностей раздела (коренных пород и склоновых отложений и др.),
пластичных глинистых прослоев на контактах с обводненными зонами, зон
тектонических нарушений (выделяя особо плоскости сместителей с «зеркалами»
скольжения и зоны интенсивного дробления);

участки различного
механизма смещения (скольжение, срезание, течение);

расчетные значения
показателей физических и прочностных свойств пород (γ, φ, С) для каждого
выделенного инженерно-геологического элемента;

положение депрессионной
поверхности потока подземных вод (как свободного, так и напорного горизонта), а
также наиболее низкое и наиболее высокое положение уровня последних
(наблюдаемое или прогнозируемое), мощность обводненной зоны;

очертание поверхности
склона (желательно до и после оползневого смещения);

данные об интенсивности
абразии (эрозии) за определенный промежуток времени (объем размытых пород,
величина отступания подошвы или бровки берегового уступа);

данные о сейсмичности
территории в пределах участка (по результатам сейсмического
микрорайонирования);

контуры, трассы, сечения
пересекаемых разрезом существующих или запроектированных зданий и сооружений (в
том числе противооползневых) с указанием их веса и глубины заложения подошвы
фундамента.

2.185. Если за период,
истекший со времени проведения топографической съемки до проведения изысканий,
произошли ощутимые изменения в рельефе поверхности склона, возникает
необходимость в проведении специальных топографических работ и, в частности,
нивелировки по створам, по которым построены геологические разрезы.

2.186. Разбивку на отсеки
при расчетах следует производить с учетом типичного для оползневых склонов ЮБК
ступенчатого характера дневной поверхности склона и поверхности оползневого
ложа, что дает возможность: выделить активные и относительно пассивные участки
(зоны) оползня, оценить устойчивость отдельных участков оползневого склона,
обосновать место расположения на склоне противооползневых сооружений.

2.187. Ввиду трудности
установления абсолютного (истинного) значения коэффициента устойчивости
оползневых склонов (из-за неточности значений входящих в расчет показателей
прочности пород, полученных при лабораторных испытаниях) при сравнительной
количественной оценке роли отдельных факторов или отдельных противооползневых
мероприятий рекомендуется пользоваться методом обратных расчетов. Найденная
обратным расчетом, при значении коэффициента устойчивости, равном единице,
средняя величина сопротивления сдвигу по поверхности скольжения используется в
последующих прямых расчетах для сравнительной оценки роли оползнеобразующих
факторов и противооползневых мероприятий.

2.188. Расчетами
рекомендуется определять влияние на устойчивость склона следующих факторов:

природных — абразии,
эрозии, фильтрационного и гидростатического давления подземных вод (с учетом
колебания их уровня во времени), сейсмических колебаний, разупрочнения или
упрочнения пород во времени;

антропогенных —
искусственных подсечек и пригрузок склона (отвалами, зданиями, сооружениями,
насыпями и др.), искусственного обводнения склона, взрывов (через сейсмический
эффект) и др.

2.189. Оценку влияния на
устойчивость склона гидрогеологического фактора рекомендуется давать исходя из:

наличия подземных вод
(часто напорного характера), содержащихся в трещиноватых и раздробленных
флишевых породах в пределах оползневых депрессий и оказывающих взвешивающее
воздействие на оползневую толщу;

наличия подземных вод,
заключенных в отдельных прослоях и линзах водопроницаемого грунта, содержащихся
в самой толще оползневых накоплений (несмотря на затрудненные условия
фильтрации этих вод, их следует рассматривать при расчетах как единую
гидравлически связанную систему, оказывающую гидростатическое и фильтрационное
давления на оползневую толщу);

периодически резкого
повышения (в дождливый сезон) уровня подземных вод в толще оползневых
накоплений, что выражается в увеличении гидростатического и фильтрационного
давления, снижении прочности пород в зоне сезонного обводнения;

обводнения оползневого
тела на всю его мощность при необходимости учета максимального (реально
возможного) воздействия гидрогеологического фактора на величину коэффициента
устойчивости склона.

2.190. Для оценки
длительной устойчивости склона и проверки вероятности снижения коэффициента его
устойчивости до предельного значения, а также для оценки эффективности
проектируемого комплекса противооползневых мероприятий следует проводить
расчеты для случаев наиболее неблагоприятных (но реально возможных) условий
работы склона с учетом изменений соотношения сдвигающих и удерживающих сил на
склоне при:

а) подрезках склона,
подмывах, нагружении в верхних частях;

б) неблагоприятных для
устойчивости склона воздействиях сезонных (периодических) и эпизодических
колебаний влияния отдельных факторов (например, высокого обводнения склона в
годы с большим, намного превышающим норму количеством атмосферных осадков,
сильных землетрясений);

в) дальнейшем снижении
(вплоть до минимальных значений) прочности пород в формирующихся в склоне зонах
ослабления;

г) возможном
одновременном наложении ряда неблагоприятных для устойчивости склона факторов
(например, сильного землетрясения и высокой степени обводненности склона).

2.191. Для ускорения
расчетов (связанных с многочисленными громоздкими вычислительными операциями)
рекомендуется применение ЭВМ, что позволит: быстро провести большее число
расчетов для различных вариантов условий на склоне, повысить точность расчетов
за счет исключения возможных механических ошибок при выполнении большого объема
и громоздкости математических вычислений, оценить одновременно большое число
факторов различными методами.

2.192. Для составления
машинной программы расчетов оползневых склонов ЮБК на ЭВМ рекомендуется
использовать разработанные в ПНИИИСе алгоритмы (прил. 1).

2.193. Для оценки
устойчивости сложных оползневых систем в целом, отдельные участки которых могут
значительно отличаться по степени устойчивости, целесообразно пользоваться
методом пространственного решения задачи Панюкова.

М. КАМЕРАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ ИЗЫСКАНИЙ

2.194. Характерная для
оползневых склонов ЮБК сложность инженерно-геологических условий (для выяснения
которых необходимо выполнение большого объема и сложного комплекса
изыскательских работ) требует проведения всестороннего углубленного анализа
большого количества полученной при изысканиях информации об оползнях и
выражения этой информации в предельно лаконичной и в то же время максимально
емкой форме.

2.195. Способы выражения
информации об оползнях ЮБК различны в зависимости от степени сложности условий,
по которым все оползни ЮБК можно разделить на относительно простые оползни
сравнительно небольших размеров и сложные крупные оползневые системы со
сложными условиями развития и сложным строением оползневой толщи.

2.196. Для относительно
простых оползней комплект графических материалов рекомендуется составлять в
соответствии с требованиями «Рекомендаций по инженерно-геологическим изысканиям
в районах развития оползней», но с применением специальных индексов оползневых
накоплений.

Применение специальных
индексов позволит:

повысить информативность
индексов (показать основные этапы истории формирования оползневой толщи,
выделить в ней оползни разных порядков и оползни с разными базисами смещения,
показать фации оползневых накоплений);

повысить точность
стратиграфо-генетического расчленения оползневой толщи и показать
взаимоотношения вовлеченных в оползневую подвижку образований;

показать степень
активности оползневого процесса, стадию и фазу развития оползневого цикла.

2.197. Основная
информация о простом оползне сводится в формулу

где Т
инженерно-геологический тип оползня;

п
порядок оползня;

б
базис смещения;

ф
фаза развития современного оползневого цикла;

S — стратиграфический индекс оползневых накоплений, отражающий историю
развития оползневого склона;

V -объем оползневого тела,
м3; выражается через а
10п;

h — высота склона, на котором возник оползень, м;

а с — крутизна поверхности
склона, град, (генеральный угол);

L — длина оползня, км;

b — ширина оползня (в головной, средней, языковой
частях соответственно), м;

m — мощность оползневых накоплений (в головной,
средней, языковой частях соответственно), м;

fl — форма поверхности
оползневого скольжения (обозначается начальной буквой названия поверхности
соответствующей формы);

  — генеральный угол наклона поверхности скольжения,
град.;

Ф
факторы оползнеобразования (обозначаются начальными буквами названий
действующих факторов);

v — скорость (средняя) смещения оползня (в головной,
средней, языковой частях соответственно), см/год.

2.198. Для сложных
оползневых систем, какими являются многие крупные оползни ЮБК, рекомендуется
составление специального комплекта графических материалов и структурных формул.

Для сложных оползневых
систем составляются структурные формулы: общей структуры (каркаса) системы и
полные.

2.199. В формуле общей
структуры (каркаса) дается расчленение системы на структурно-тектонические
элементы разных порядков. Формулу рекомендуется приводить при составлении
тектонической схемы или карты общей структуры (прил. 2).

2.200. Полные структурные
формулы (прил. 3) содержат значения основных
параметров, характеризующих отдельные элементы и всю систему в целом, а также
сведения о тектонических факторах, о литологическом составе оползневых
накоплений и исходных пород, о физико-механических свойствах грунтов (путем
введения данных по инженерно-геологическим элементам).

Формула дает возможность
характеризовать: древнюю и современную оползневую толщу, ее активную и
стабилизировавшуюся части, оползневые смещения первого и более высоких
порядков, многослойное смещение.

2.201. Комплект
графических материалов (карты, разрезы) для сложных оползневых систем должен
включать: материалы общего характера, специальные (частные и обобщающие) и
вспомогательные.

Материалы общего характера дают общее представление
о районе расположения оползневой системы. Наиболее важными из них являются:
карты — геологическая, гидрогеологическая, инженерно-геологического
районирования, геоморфологическая; детальные инженерно-геологические колонки
выработок; сводная инженерно-геологическая колонка участка изысканий.

Специальные материалы
относятся непосредственно к оползневой системе и дают представление об
инженерно-геологических условиях ее развития в разных аспектах.

Специальные материалы
разделяются на частные и обобщающие.

Частные специальные
материалы несут информацию по какому-либо одному аспекту развития оползневой
системы. К ним относятся: схема тектонических условий развития системы; карты:
внутренней структуры оползневой системы, гипсометрии кровли и литологического
состава коренных пород, совмещенная с картой зон выветривания, смещенных блоков
флишевых пород и зон выветривания в них, зон ослабления, развитых в пределах
оползневой системы, микрорайонирования системы по составу факторов
оползнеобразования, оползнепроявлений и микрорайонирования системы по механизму
оползневого смещения; схематические инженерно-геологические разрезы,
иллюстрирующие вышеупомянутые карты и отображающие внутреннюю структуру тела
оползня, распределение в разрезе склона зон ослабления, механизм смещения,
гидрогеологические условия и др.

Обобщающие специальные
материалы составляются на основе отбора с частных специальных материалов
основной информации, необходимой для решения тех или иных инженерных вопросов.
К ним относятся: карты — сводная инженерно-геологическая (оползневая),
микрорайонирования системы по устойчивости, гидрогеологического
микрорайонирования системы, прогноза развития оползневой системы; сводные
инженерно-геологические разрезы.

Вспомогательные материалы
несут дополнительную информацию, которая может быть необходима для построения
специальных (частных и обобщающих) материалов. К ним относятся карты:
минерализации, химсостава и температуры подземных вод, распространения
отдельных структурно-петрологических элементов (характеристика которых
необходима для понимания тех или иных особенностей развития оползневой системы,
например, карта распространения щебнистых прослоев, используемая для выяснения
гидрогеологических условий), проявления отдельных факторов оползнеобразования,
распространения отдельных видов зон ослабления (как внутри оползневой системы,
так и для территории склона, прилегающей к контуру системы).

2.202. В первую очередь
рекомендуется составлять материалы общего характера, во вторую —
вспомогательные и специальные частные материалы и в третью — специальные
обобщающие.

2.203. На схему
тектонических условий развития оползневой системы (см. прил. 2) наносятся:

а) зоны разрывных
нарушений и особенности их проявления; участки: с зеркалами скольжения
тектонического происхождения, интенсивно раздробленных и милонитизированных
пород, повышенного содержания солей (примазки, присыпки) и минералов
гидротермального происхождения, поступления подземных вод из коренных пород (в
зонах разрывных нарушений) в оползневую толщу и наоборот, пониженного
электросопротивления;

б) элементы залегания
слоев флишевой толщи и плоскостей сместителей тектонических разрывов;

в)
структурно-тектонические блоки разных порядков (по площади им соответствуют
структурно-тектонические элементы оползневой системы);

г) знак и направление
вертикальных перемещений тектонических блоков;

д) выходы коренных пород
на дневную поверхность.

Схема тектонических
условий дополняется формулой общей структуры оползневой системы.

2.204. На карте (схеме)
внутренней структуры оползневой системы следует показывать:

а) зоны разрывных
тектонических нарушений;

б) составные
структурно-тектонические элементы оползневой системы;

в) участки с разными
типами внутренней структуры тела оползня;

г) сводную таблицу
основных структурно-петрологических и инженерно-геологических элементов
системы;

д) сводную таблицу
основных типов внутренней структуры оползневого тела.

Карта (схема) внутренней
структуры дополняется структурной формулой оползневой системы, отражающей состав,
количество, взаиморасположение, взаимосвязь составных элементов и их внутреннюю
структуру (прил. 3).

2.205. Карта гипсометрии
кровли и литологического состава коренных пород, совмещенная с картой зон
выветривания, включает:

зоны разрывных
тектонических нарушений;

литологические типы
коренных пород;

тип и мощность верхней
зоны выветривания в пределах каждого тектонического блока (показывается цветом
или штриховкой, цифрами); то же, остальных зон выветривания, (показывается
цифрами);

участки обводнения
(показываются штриховкой);

участки флишевой толщи с
прослоями песчаников и алевролитов (показываются штриховкой).

2.206. На карту смещенных
(оползневых) блоков флишевых пород, совмещенную с картой зон выветривания в
блоках (прил. 4), наносятся:

зоны разрывных
тектонических нарушений и тектонические блоки (переносятся с тектонической
схемы);

контуры и номера
смещенных блоков флишевых пород (как обнаженных, так и погребенных под толщей «рыхлых»
накоплений);

стенки срыва (ниши
отрыва) оползневых блоков;

направление
первоначального и современного смещения оползневых блоков (показывается
стрелками);

тип верхней зоны
выветривания в блоках (показывается цветом);

основные характеристики
смещенных блоков (приводятся в таблице);

участки обводнения блока;

участки блока с прослоями
песчаников и алевролитов.

2.207. На карту (схему)
зон ослабления наносятся:

зоны разрывных
тектонических нарушений;

площади развития зон
ослабления разных типов (при необходимости составляются дополнительно карты
распространения отдельных видов зон ослабления);

параметры зон ослабления
(отметки кровли и подошвы зон ослабления, их мощность, элементы залегания по
всем разведочным точкам;

участки повышенного
напряжения пород массива и факторы его обусловливающие.

2.208. На карте (схеме)
микрорайонирования оползневой системы по факторам оползнеобразования
выделяются:

участки, подвергающиеся
воздействию разных факторов или их сочетаний; основной фактор
оползнеобразования для каждого из структурных элементов оползневой системы.

2.209. Карта
оползнепроявлений и микрорайонирования оползневой системы по механизму смещения
составляется с учетом карты внутренней структуры оползневой системы и карты зон
ослабления и включает:

зоны разрывных нарушений
и тектонические блоки разных порядков;

участки наибольшей
концентрации напряжений;

геодезические реперы
(марки), направления и углы наклонов векторов их смещения, величины
горизонтальной и вертикальной составляющих смещения;

оползневые формы рельефа
и оползневые трещины на дневной поверхности (с выделением их типов по
Тер-Степаняну); деформации зданий, сооружений, растительности; участки системы
с разным механизмом смещения; микрорайонирование оползня по сочетанию типов
смещения.

2.210. Сводная
инженерно-геологическая карта составляется на основе выбора с частных
специальных (реже вспомогательных) карт наиболее важной информации, необходимой
для решения конкретных инженерных задач.

2.211. На карте
микрорайонирования оползневой системы по устойчивости показывается степень
устойчивости различных ее структурных элементов, выраженная через коэффициент
устойчивости.

2.21,2. На карте
гидрогеологического микрорайонирования оползневой системы показываются:

зоны разрывных нарушений;

контуры смещенных блоков
коренных пород с выделением обводненных блоков и блоков, содержащих прослои
трещиноватых алевролитов и песчаников;

участки поглощения
подземных вод, заключенных в оползневых накоплениях, коренными породами в зонах
разрывных нарушений;

участки подпитывания
подземных вод, заключенных в оползневых накоплениях, водами коренных пород в
зонах разрывных нарушений;

участки искусственного
питания подземных вод;

участки интенсивного
движения подземных вод, сложенные породами с относительно высокой фильтрационной
способностью;

участки локального
скопления подземных вод с затрудненным водообменом, а также западины в тыловых
частях оползневых блоков флишевых пород;

участки сообщения
отдельных обводненных зон;

места разгрузки
обводненных зон;

безводные участки системы;

гидроизогипсы
(гидроизопьезы) поверхности подземных вод различных водоносных горизонтов
(обводненных зон), построенные с учетом структуры оползневой системы;

данные специальных работ
(электроразведки, комплексного каротажа, опытно-фильтрационных работ,
индикаторных опытов и др.)

2.213. На карте прогноза
развития оползневых процессов выделяются участки;

возможного развития
оползневой системы вширь за счет вовлечения прилегающих территорий;

возможного увеличения
глубины захвата существующего оползня;

возможного формирования
новых зон ослабления (в коренных породах и в теле оползня), за счет которых
может произойти объединение уже существующих локальных зон ослабления в единую,
создающую возможность крупного смещения;

возможного возникновения
оползней второго и третьего порядка, факторы их вызывающие, типы смещений;

предполагаемого развития
наибольших деформаций зданий и сооружений и предполагаемый характер деформаций;

наиболее устойчивые (с
наименьшей вероятностью оползневых смещений в пределах заданного интервала
времени) и наиболее пригодные для строительного использования.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

АЛГОРИТМЫ РАСЧЕ ТОВ УСТОЙЧИВОСТИ

ОПОЛЗНЕВЫХ СКЛОНОВ

(К СРАВНИ ТЕЛЬНОЙ ОЦЕНКЕ

РОЛИ О ТДЕЛЬНЫХ ОПОЛЗНЕВЫХ ФАКТОРОВ

И ПРО ТИВООПОЛЗНЕВЫХ МЕРОПРИЯТИЙ)

Метод сравнений условно предельного
угла φ по Петровой-Ясюнас при Ку=1, С = 0.

1. При отсутствии
воздействия подземных вод

1) В i
= Li cos αi

2) Si
= Bi Hi,

3) Pi
= Si γi,

4) Тi
= Pi sin αi;

5) Ni
= Pi cos αi

6) ∑Тi
= [T1 cos (α1 — α2) + T2]
cos (α2, — α3) + T3 . . .;

7) ∑Ni
= [Ni cos (α1 — α2) + N2]
cos (α2, — α3) + N3 . . .;

8) .

2. При наличии
взвешивающего воздействия подземных вод, но без учета фильтрационного давления

1)

2) ;

3)

4) ;

5) ;

6)

7)

8)

3. При наличии
фильтрационного давления, но без учета взвешивания

1) ;

2)

3)

4)

4. При наличии
фильтрационного давления и взвешивания

1)

2)

По формуле ДИИТа:

1)

2)

3)

4)

5. При наличии
фильтрационного давления

а) с учетом нормальной составляющей
фильтрационного давления (при увеличении или уменьшении сил трения)

1)

2)

3)

4)

б) с учетом повышения
(понижения) уровня подземных вод на п
метров

1) ;

2) далее аналогично
последовательности 2, 3, 4, 5.

6. При наличии абразии

а) с учетом убыли
(размыва) пород в нижней пассивной части оползня за n лет

1) N P разм cos a разм ;

2)

3)

б) с учетом отчленения
блока пород в пассивной части оползня

1) N — Рбл cos a бл ;

2) ;

3)

7. При наличии
сейсмических колебаний а) с учетом сотрясения 7 баллов ( m сотр = 0,02)

1) Тсейс = ∑Т i · 0,02;

2) Nce й c = ∑ Ni ·0,02;

3) ;

4)

б) с учетом сотрясения 8
баллов ( m сотр = 0,05)

1) Тсейс = ∑Т i ·0,05;

2) Nce й c = ∑ Ni ·0,05;

3)

в) с учетом сотрясения 7
и 8 баллов и обводнения пород

8. При наличии
берегоукрепительных сооружений

а) с учетом пригрузки
нижней пассивной части оползня и увеличения удерживающих сил

1)

2) ;

б) с учетом увеличения
удерживающих сил (за счет зацепления)

1) Рконтр f cos a контр ;

2)

3)

в) с учетом структурного
упрочнения грунта в зоне сдвига

1) LC средн .;

2) tg  =

3)

Метод горизонтальных сил
Маслова

1. При отсутствии
воздействия подземных вод

1) Qi
= Pi tg
a i ;

2) ;

3)

4) Ei
= Pi tg(
a i — ψi);

5) Ri
= Qi — Ei;

6)

2. При наличии
взвешивающего воздействия подземных вод, но без учета фильтрационного давления

l ) ;

2)

3)

4)

5)

3. При наличии
фильтрационного давления, но без учета взвешивания

1)

2)

4. С учетом
фильтрационного давления и взвешивания

1)

5. С учетом повышения (понижения)
уровня подземных вод на n метров

1)

2) далее аналогично
последовательности,

2, 3, 4, 5.

6. При наличии абразии с
учетом убыли (размыва) пород в нижней пассивной части оползня за n
лет

1)

2) Qa б p = P абр tg a абр ;

3)

4) Ea б p = P абр tg ( a абр ψ абр );

5) R абр = Qa б p Ea б p ;

6)

7. При наличии абразии с
учетом отчленения блока пород в пассивной части оползня

1)

2) Q бл = P бл tg a бл ;

3)

4) E бл = P бл tg ( a бл ψ бл );

5) R бл = Q бл E бл ;

6)

8. При наличии
сейсмических колебаний:

а) с учетом сотрясения 7
баллов ( m сотр = 0,02)

1) Qce й c = ∑ Qi 0,02;

2) Rce й c = ∑ Ri 0,02;

3)

б) с учетом сотрясения 8
баллов ( m сотр = 0,05)

1) Qce й c = ∑ Qi 0,05;

2) Rce й c = ∑ Ri 0,05;

3)

в) с учетом сейсмических
колебаний и обводнения пород

1) при сотрясении 7
баллов

2) при сотрясении 8
баллов

9. При наличии берегоукрепительных мероприятий с
учетом пригрузки нижней пассивной части оползня

1) ;

2)

3)

4)

5)

6)

10. При наличии
берегоукрепительных мероприятий с учетом увеличения удерживающих сил

1)

2)

3)

4)

5)

6)

11. При наличии берегоукрепительных мероприятий с
учетом структурного упрочнения грунта в зоне сдвига

1) Ссредн = + Δ С = С ¢ ;

2) аналогично поз. 9, 10.

Обозначения к формулам

a i — угол наклона следа поверхности смещения, град.;

L i — длина следа поверхности смещения в пределах отсека, м;

B i — ширина отсека, м;

S i — площадь отсека, м2;

γ i гр
— средний объемный вес грунта, т/м3;

Pi — вес отсека, т;

Ti — тангенциальная составляющая веса пород в пределах отсека, т;

Ni — нормальная составляющая веса отсека, т;

hi в
средняя высота водонасыщенной части отсека, м;

Si в
-площадь водонасыщенной части отсека, м2;

Pi в
-вес отсека с учетом взвешивания, т; .

Ti в -тангенциальная
составляющая веса пород в пределах от:сека с учетом взвешивания, т;

Ni в
-нормальная составляющая веса отсека с учетом взвешивания, т;

βi — угол наклона
равнодействующей гидродинамического давления, град.;

li — гидравлический градиент потока подземных вод в пределах отсека;

γв
объемный вес воды;

Wi ф
— гидродинамическое давление в пределах отсека, т;

Ni ф
— нормальная составляющая фильтрационного давления, т;

P разм — вес размытых пород за n
лет, т;

Р бл — вес отчленившегося
блока в пассивной части оползня, т;

Р контр — вес контрбанкета,
т;

Т i восх — тангенциальная составляющая веса пород в пределах отсека на восходящих
участках поверхности

скольжения, т;

N восх — нормальная составляющая веса пород в пределах отсека на восходящих
участках поверхности скольжения, т;

f — коэффициент трения материала по грунту;

С c ред — среднее сцепление по поверхности скольжения при учете восстановления
сил связности, т/м;

Ti сейс — тангенциальная составляющая действия сейсмических сил в пределах
отсека, т;

Ni сейс — нормальная составляющая действия сейсмических сил в пределах отсека, т;

φ пр.усл
условно-предельный угол трения для всей поверхности скольжения, град.;

К
относительный коэффициент устойчивости (по отношению к К = 1) как доля уменьшения или увеличения его от влияния
оползнеобразующего фактора или мероприятия;

Qi — распор в пределах
отсека (давление на стенку) при отсутствии в грунте трения и сцепления, т;

σ i — напряжение от веса грунта в пределах отсека, т/м2;

ψ — угол сопротивления сдвигу, град.;

С
сцепление грунта, т/м2;

φ — угол внутреннего трения грунта, град.;

Ei — непогашенная часть давления грунта в пределах отсека (активное
давление), т;

Ri — часть распора в пределах отсека (давление на стенку), воспринимаемая
трением и сцеплением в грунте, т;

К нач — исходный коэффициент
устойчивости;.

Qi в
— распор в пределах отсека с учетом взвешивания, т;

Ci в
— напряжение от веса грунта в пределах отсека с учетом взвешивания, т;

Ei в
-непогашенная часть давления грунта в пределах отсека с учетом взвешивания, т;

R в
часть распора грунта в пределах отсека с учетом взвешивания, т;

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

СХЕМА ТЕКТОНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЗВИТИЯ
ОПОЛЗНЕВОЙ СИСТЕМЫ И ФОРМУЛА ЕЕ ОБЩЕЙ СТРУКТУРЫ

Условные обозначения

1 — зона дробления поперечного разрыва второго порядка; 2- линии
продольных разрывов третьего порядка: а) достоверные; б) предполагаемые; 3 —
линии продольных и поперечных разрывов четвертого порядка; 4 — структурно-тектонические
блоки: арабская цифра- номер блока, римская цифра — порядок блока; 5 — граница
раздела опускающейся и поднимающейся территорий; 6- знак относительного
перемещения смежных тектонических блоков; 7 — цифры (слева направо): максимальная
амплитуда относительного перемещения смежных тектонических блоков, угол наклона
видимой поверхности сместителя; 8 — участки повышенной тектонической
раздробленности коренных пород таврической серии; 9 — участки зон дробления
разрыва с повышенным содержанием белых порошкообразных солей (гипс, тенардит);
10 — участки поглощения зонами тектонических разрывов (в породах таврической
серии) подземных вод из оползневых накоплений; 11- участки подпитывания
подземных вод оползневых накоплений водами повышенной минерализации,
поступающими из зон дробления и трещиноватости тектонических разрывов; 12 — а)
буровые скважины, б) точки вертикального электрозондирования, зафиксировавшие
зоны дробления тектонических разрывов; 13 — изолинии равных величин
минерализации подземных вод, вскрытых в коренных породах и смещенных блоках
таврической серии; в кружочке величина минерализации, г/л; 14 — индекс
оползневой системы: буква-группа системы, цифра — тип системы (в соответствии с
типизацией оползневых систем ЮБК по тектоническим факторам оползнеобразования).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПОЛНАЯ СТРУКТУРНАЯ ФОРМУЛА ОПОЛЗНЕВОЙ
СИСТЕМЫ

Обозначения к формуле

ТСт.ф — тип оползневой
системы в зависимости от тектонических факторов оползнеобразования;

Ст.ОС — стадия оползневого
цикла для оползневой системы а целом;

Н
высота склона, на котором заложена оползневая система, м;

L — длина оползневой системы, км;

В (а, в, с)- ширина оползневой системы в основных сечениях (в головной, средней и
языковой частях), м;

а — крутизна
(генеральный угол) поверхности склона в пределах оползневой системы, град.;

V — общий объем смещающихся масс, м3;

п о Гп1 (СПЭ1СПЭ2СПЭ3)-сокращенный индекс типа
структуры оползневого тела;

п о — общее количество
структурно-петрологических элементов в составе оползневого тела (арабская цифра
впереди индекса);

Г — группа
структуры оползневого тела (группа Р
— оползневое тело представлено рыхлыми накоплениями, группа Б — оползневое тело состоит из смещенных
блоков коренных пород; группа РБ
оползневое тело представлено как рыхлыми грунтами, так и смещенными блоками
коренных пород);

п i — количество структурно-петрологических элементов, представляющих рыхлые
накопления или смещенные блоки;

(СПЭ1СПЭ2…)
— индексы структурно-петрологических элементов, которыми сформировано
оползневое тело (в соответствии со сводной таблицей структурно-петрологических
элементов);

Ст-ф — стадия или фаза
оползневого процесса в пределах отдельного структурно-тектонического элемента
системы;

Ф
факторы оползнеобразования;

М
механизм смещения;

v — скорость смещения;

№ СМЭ — номер
структурно-морфологического элемента;

ГС —
генетико-стратиграфический индекс характеризуемых отложений;

( гс )-первоначальный
генезис и возраст пород, вовлеченных в оползневое смещение;

f — фация оползневых накоплений;

п
порядок оползневых смещений;

m — мощность пород, составляющих СПЭ;

β — угол наклона поверхности скольжения, град .;

Ф п.с -форма поверхности
скольжения;

ИГЭ — индекс инженерно-геологического элемента (в
соответствии со свободной таблицей для оползневых систем ЮБК);

m — мощность инженерно-геологического элемента.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

КАРТА И ТАБЛИЦА ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
СМЕЩЕННЫХ БЛОКОВ ФЛИШЕВЫХ ПОРОД

Условные обозначения

1- контур
оползневого блока и его номер; 2- стенка срыва (ниша отрыва) блока; 3 — тип
зоны выветривания, развитой в кровле блока (показывается разным цветом): а)
первая зона выветривания — глина с полностью разрушенной текстурой материнских
пород, б) вторая зона выветривания — мелкочешуйчатые аргиллиты с прослоями глин
(с реликтами текстуры материнских пород), в) третья зона выветривания —
мелкочешуйчатые аргиллиты, г) четвертая зона выветривания — мелкочешуйчатые
аргиллиты с прослоями тонко-плитчатых; 4 — прослои в блоке: а) песчаника, б)
алевролита; 5 — обводненные блоки; 6 — направление смещения блока: верхняя
стрелка — первоначального, нижняя — современного; 7 — изогипсы кровли коренных
пород; 8 — контур оползня; 9 — зоны тектонических нарушений; 10- буровые
скважины; 11- индекс зоны оползневого смещения.

Номер блока

Абсолютная ометка кровли, м

Мощность блока максимальная, м

Мощность рыхлых накоплений, м

Типы зон выветривания — (римские цифры) и их мощность,
м

1

-1,19

32

12,9

1-4,1; IV -12,5
(ядро); III -5; II -5; 1-5 ( dpr ,)

2

-32,5

23

44,21

III-4; IV-4; II-8,5;
1-6,5 (dpr)

ТАБЛИЦА СООТНОШЕНИЙ МЕЖДУ НЕКОТОРЫМИ ЕДИНИЦАМИ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН.
ПОДЛЕЖАЩИМИ ИЗЪЯТИЮ, И ЕДИНИЦАМИ СИ

Наименование
величины

Единица

Соотношение
единиц

подлежащая
изъятию

СИ

наименование

обозначение

наименование

обозначение

Сила;
нагрузка; вес

килограмм-сила

кгс

} ньютон

Н

1 кгс
~ 9,8 Н ~ 10 Н

тонна-сила

тс

1 тс ~
9,8·103 Н ~ 10 кН

грамм-сила

гс

1 гс ~
9,8·10-3 Н ~ 10 мН

Линейная нагрузка

килограмм-сила
на метр

кгс/м

ньютон
на метр

Н/м

1
кгс/м ~ 10 Н/м

Поверхностная
нагрузка

килограмм-сила
на квадратный метр

кгс/м2

ньютон
на квадратный метр

Н/м2

1
кгс/м2 ~ 10 Н/м2

Давление

килограмм-сила
на квадратный сантиметр

кгс/см2

} паскаль

Па

1
кгс/см2 ~ 9,8·104 Па ~ 105 Па ~ 0,1 МПа

миллиметр
водяного столба

мм
вод. ст.

1 мм
вод. ст. ~ 9,8 Па ~ 10 Па

миллиметр
ртутного столба

мм
рт. ст.

1 мм
рт. ст. ~ 133,3 Па

Механическое
напряжение

килограмм-сила
на квадратный миллиметр

кгс/мм2

} паскаль

Па

1
кгс/см2 ~ 9,8·106 Па ~ 107 Па ~ 10 МПа

Модуль
продольной упругости; модуль сдвига; модуль объемного сжатия

килограмм-сила
на квадратный сантиметр

кгс/см2

1
кгс/см2 ~ 9,8·104 Па ~ 105 Па ~ 0,1 МПа

Момент
силы; момент пары сил

килограмм-сила-метр

кгс м

ньютон-метр

Н·м

1 кгс·м
~ 9,8 Н·м ~ 10 Н·м

Работа
(энергия)

килограмм-сила-метр

кгс м

джоуль

Дж

1 кгс
м. ~ 9,8 Дж ~ 10Дж.

Количество
теплоты

калория
килокалория

кал

ккал

джоуль

Дж

1 кал
~ 4,2 Дж

1
ккал ~ 4, 2 кД ж

Мощность

килограмм-сила-метр
в секунду

кгс·м/с

} ватт

Вт

1
кгс·м/с ~ 9,8 Вт ~ 10Вт

лошадиная
сила

л. с.

1 л.
с. ~ 735,5 Вт

калория
в секунду

кал/с

1
кал/с ~ 4 ,2 Вт

килокалория
в час

ккал/ч

1
ккал/ч ~ 1,16 Вт

Удельная
теплоемкость

калория
на грамм — градус Цельсия

кал/(г·°С)

джоуль
на килограмм-кельвин

Дж/(кг
×К)

1
кал/(г·°С) ~ 4,2·103 Дж/(кг·К)

килокалория
на килограмм-градус Цельсия

ккал/(кг·°С)

1
ккал/(кг °С) ~ 4,2 кДж/(кг·К)

Теплопроводность

калория
в секунду на сантиметр-градус Цельсия

кал/(с·см·°С)

} ватт
на метр-кельвин

Вт/(м·К)

1
кал/(с·см·°С) ~ 420 Вт/(м К)

килокалория
в час на метр-градус Цельсия

ккал/(ч·м·°С)

1
ккал/(ч·м·°С) ~ 1,16 B т/(м K )

Коэффициент
теплообмена (теплоотдачи); коэффициент теплопередачи

калория
а секунду на квадратный сантиметр-градус Цельсия

кал/(с·см2×°С)

} ватт
на квадратный метр-кельвин

Вт/(м2× К)

1
кал/(с·см2·°С) ~ 42 к B т/(м K )

килокалория
в час на квадратный метр-градус Цельсия

ккал(ч
× м2·°С)

1
ккал/(ч·м2·°С) ~ 1,16 кВт/(м2 К)

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Газовый котел беретта ciao 24 csi инструкция по эксплуатации
  • Сбт энтолек инструкция по применению отзывы
  • Главрыбвод официальный сайт руководство
  • Тихилов руководство по хирургии тазобедренного сустава скачать
  • Инструкция к телефону ark benefit u1