ГЛАВТРАНСПРОЕКТ
«СОЮЗДОРПРОЕКТ»

УТВЕРЖДАЮ

для пользования в системе

Союздорпроекта

ГЛАВНЫЙ ИНЖЕНЕР ГПИ

«СОЮЗДОРПРОЕКТ»

(ЗАВАДСКИЙ)

«4» 10 1971 г.

УКАЗАНИЯ
по полевой документации инженерно-геологических
и поисково-разведочных работ
при изысканиях автомобильных дорог

Москва 1971 г.

В настоящих указаниях приводятся сведения, касающиеся документации полевых инженерно-геологических и поисково-разведочных работ, выполняемых при изысканиях автомобильных дорог.

Указания предназначены для работников геологической службы Союздорпроекта, занятых на изысканиях автомобильных дорог и разработаны коллективом сотрудников отдела геологических изысканий (Березкина Л. М., Горбунов И. Н., Ковалевский Н. С., Соколов П. А., Чугунов Б. К.) под общей редакцией главного специалиста технического отдела Смирнова В. С.

Все замечания по указаниям для учета их при следующих изданиях «Указаний» просьба направлять в отдел геологических изысканий Союздорпроекта.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Полевая документация служит основанием для составления исходных геологических документов, а также для последующих обобщений и выводов, необходимых для проектирования автомобильных дорог и сооружений на них.

Поскольку качество окончательных инженерно-геологических материалов зависит от качества первичных документов, полевой документации должно быть уделено самое серьезное внимание.

К исходным полевым материалам, получаемым при выполнении инженерно-геологических и поисково-разведочных работ относятся полевые журналы (бурения, шурфования, инженерно-геологического обследования трассы, поисков и разведки месторождений, обследования болот, обследования существующей дорожной одежды, полевых испытаний грунтов и др.), отобранные образцы грунтов, полевые геологические колонки, разрезы.

Первичная документация может быть признана полноценной только в том случае, если она осуществлена одновременно с проходкой выработок, достаточно подробно и по определенно принятой системе.

Геолого-разведочные выработки (буровые скважины, шурфы, расчистки, канавы), при заложении их в притрассовой полосе, а также точки геофизических измерений должны быть обязательно привязаны к трассе в плановом и высотном отношении.

Полевые работы производятся инженерно-техническими работниками в соответствии с выданным заданием, при ясном понимании цели проходки каждой задаваемой выработки.

На стадии изысканий для технического проекта рабочих чертежей разведочные работы выполняются при наличии окончательного профиля трассы, мест заложения искусственных сооружений, линейных зданий и др.

При проходке разведочных выработок геолог, инженер, техник (коллектор) должны вести необходимые записи в буровом или шурфовочном журналах, отбирать образцы грунтов совместно с буровым мастером и выполнять вместе с ним сменный рапорт.

Работой техника и коллектора, как правило, руководит инженер, который обязательно должен присутствовать при проходке первых выработок на объекте и периодически контролировать документацию. При проходке последующих выработок, технику выдается письменное или устное задание с указанием интервалов и характера опробования.

Техник (коллектор) в соответствии с заданием назначает необходимый режим и скорость проходки выработок с тем расчетом, чтобы успеть обстоятельно задокументировать грунты и отобрать пробы. Для наблюдения за водоносными горизонтами геолог должен приостановить проходку выработок. Продолжительность перерыва в проходке отмечается в журнале.

Полевые записи в журнале следует выполнять простым карандашом средней твердости. Стирать и подчищать записи воспрещается. Неправильная запись зачеркивается (так, чтобы можно было прочесть зачеркнутое).

Работники, выполняющие геолого-разведочные работы должны строго соблюдать правила по безопасному ведению работ. Все они должны пройти проверку знаний по технике безопасности.

За безопасное ведение работ при проходке буровых скважин отвечает буровой мастер. За безопасную проходку шурфов отвечает геолог. По окончании проходки скважины должны быть тщательно затампонированы, а шурфы плотно затрамбованы вынутым грунтом.

Вся полевая документация сохраняется проектной организацией в течение сроков, предусмотренных действующим положением.

Инженеры, техники и буровые мастера обязаны не реже одного раза в два года сдать зачет по настоящим «Указаниям».

ГЛАВА I. ГРУНТЫ

Грунты при дорожном строительстве используют в качестве:

- материала для возведения насыпей и других элементов земляного полотна;

- основания земляного полотна, его защитных и укрепительных устройств, фундаментов труб, мостов, гражданских зданий и других сооружений;

- строительного материала для устройства различных конструктивных слоев дорожных одежд.

В первом случае наибольший интерес представляют физические свойства грунтов; гранулометрический состав, пластичность, естественная влажность, объемный вес, фильтрация, а также ряд данных по искусственному уплотнению и размокаемости грунтов, получаемых в лабораторных условиях

Во втором случае наряду с показателями физических свойств грунтов, при определении их несущей способности, большую роль играют механические свойства, в основном сопротивление сдвигу и сжимаемость.

Показатели по сопротивлению сдвигу и сжимаемости могут быть получены как в лабораторных условиях (при испытании монолитов грунта с ненарушенной структурой), так и в полевых условиях, при испытаниях грунтов в естественном массиве, с применением различных приборов (крыльчаток, штампов, пенетрометров).

В третьем случае основными факторами, влияющими на устойчивость материала, являются динамические воздействия транспортных средств, длительное влияние ряда климатических факторов, а также некоторые технологические свойства материала, влияющие на прочность получаемых изделий.

Основными критериями при оценке песчаных грунтов с точки зрения их пригодности в качестве дорожно-строительного материала являются: гранулометрический состав, содержание пылевато-глинистых фракций и скорость фильтрации.

Для крупнообломочных грунтов, помимо вышеперечисленных показателей, производят оценку механической прочности фракций крупнее 5 мм (износ в полочном барабане, дробимость и морозостойкость), а также сцепление с органическим вяжущим.

Пригодность скальных пород определяют предварительно по прочности исходной породы (сопротивление одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии). Окончательную оценку пород для различных видов дорожного строительства производят с учетом механических свойств готовой продукции, представленной фракционированных щебнем, с применением видов испытаний предусмотренных для фракций > 5 мм.

Многообразие возможностей использования грунтов ставят перед исполнителями, производящими геологическую документацию, обязательное условие - отдавать себе ясный отчет для каких целей производится эта документация.

Ясное понимание этих целей позволяет подчеркнуть те или иные особенности грунтов, поведения подземных вод, которые могут оказаться весьма ценными для проектирования.

Помимо всего перечисленного, это даст возможность произвести отбор образцов и проб в нужных местах и в необходимых объемах.

При описании обязательно показывают генезис и возраст (геологический индекс) породы. Возраст и генезис имеют большое значение для правильной оценки несущей способности и строительных свойств грунтов.

При затруднениях в правильной возрастной характеристике можно ограничиться грубым подразделением (четвертичные, коренные, аллювиальные), оставив более дробное расчленение на стадию окончательной камеральной обработки.

Классификация грунтов

При документации разведочных выработок применяют следующую номенклатуру грунтов:

1. Глинистые - связные грунты, для которых число пластичности (интервал влажности между границей текучести и границей раскатывания) > 1.

2. Песчаные - в сухом состоянии сыпучие грунты, не обладающие свойством пластичности (число пластичности < 1) и содержащие менее 50 % зерен диаметром > 2 мм.

3. Крупнообломочные - рыхлые и слабосцементированные грунты, содержащие более 50 % обломков скальных пород диаметром > 2 мм.

4. Скальные - изверженные, осадочные и метаморфические породы с жесткой связью между зернами (связные и сцементированные), залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя, оценивают по механический прочности и устойчивости при водонасыщении.

В рамках этого класса выделяют так называемые полускальные породы, обладающие невысокой механической прочностью (до 50 кг/см²) и теряющие прочность при водонасыщении.

В зависимости от содержания растительных остатков грунтам, кроме скальных, присваивают дополнительные наименования:

а) при содержании растительных остатков до 10 % - грунт с примесью органических веществ;

б) при содержании растительных остатков 10-60 % - заторфованный грунт;

в) при содержании растительных остатков > 60 % - торфы.

Глинистые грунты в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и обладающие в природном сложении влажностью, превышающей влажность на границе текучести и коэффициентом пористости E > 1 для супесей и суглинков и Е > 1,5 для глин, называются илами.

Поверхностные слои грунтов на глубине до 2,0 м обычно затронуты процессами почвообразования.

Выделяет ряд типов почвообразования (подзолистый, черноземный, болотный, солонцеватый, солончаковый и пр.), в соответствии с существующей классификацией.

Генетический тип почв отражается на некоторых физических свойствах грунтов, которые при одинаковом гранулометрическом составе могут обладать различными свойствами (размокание, липкость и др.).

Грунты всех видов называются:

мерзлыми, если они имеют в своем составе лед при отрицательной или нулевой температуре;

вечномерзлыми, если они в продолжении многих лет (сотен, тысяч) не подвергались сезонному оттаиванию.

При выделении различных классов грунтов и дробного подразделения этих классов на разновидности в основу положены ведущие параметры, определяющие их физико-механические свойства.

Так например, ведущим критерием для класса глинистых грунтов является число пластичности. Для песчаных и крупнообломочных грунтов - гранулометрический состав. Для скальных пород - их генезис, петрографический состав и механическая прочность.

На основе числа пластичности в классе глинистых грунтов выделяют три основных типа:

супеси, характеризующиеся числом пластичности                                           1-7

суглинки                      -»-                     -»-                                                           7-17

глины                           -»-                     -»-                                                           > 17

Определение номенклатурных разновидностей в границах каждого типа производят с учетом гранулометрического состава грунта.

Пески подразделяют с учетом суммарного содержания фракций > 2 мм, 0,5 мм, 0,25 мм и > 0,1 мм на: гравелистые, крупные, средние, мелкие и пылеватые.

Крупнообломочные грунты в зависимости от преобладания фракции от 2 до 10 мм или > 10 мм и степени окатанности разделяют на дресвяные (гравийные) и щебенистые (галечниковые).

При оценке строительных свойств скальных грунтов пользуются общепринятой классификацией с подразделением их на изверженные, метаморфические и осадочные и делением на петрографические разности.

При оценке той или другой петрографической разности особое внимание уделяется структурным особенностям, степени выветривания, характеру и степени трещиноватости.

Номенклатурные наименования мерзлых грунтов принимают после оттаивания в соответствии с классификацией.

При изучении вечномерзлых грунтов в естественном залегании основными показателями являются: состояние грунта (твердомерзлый, пластичномерзлый, сыпучемерзлый), текстурные особенности (форма, величина и расположение ледяных включений), степень льдистости и влажности, а также его температура.

Таблица 1

Классификация грунтов для проектирования и сооружения земляного полотна

А. Глинистые грунты

Примечания:

1. При содержании частиц крупнее 2 мм в количестве 20-50 % наименование грунта дополняют словом «гравелистый» при окатанных частицах и «щебенистый» при острореберных, неокатанных частицах.

2. В табл. 1 указана для супесей легких крупных содержание песчаных частиц размером 2 - 0,25 мм, для остальных грунтов - размером 2 - 0,05 мм.

Продолжение табл. 1

Б. Несцементированные обломочные грунты

Примечание:

Для установления наименования грунта крупнообломочного или песчаного по табл. 1 последовательно суммируют проценты содержания частиц наследуемого грунта: сначала крупнее 10 мм, затем крупнее 2 мм, далее крупнее 0,5 мм и т.д. Наименование грунта принимают по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в табл. 1.

Основные особенности грунтов различных групп, методы полевого определения их свойств и система описания

Описание грунтов различных групп должно производится с учетом всех особенностей и свойств, влияющих на способы их разработки, несущую способность, потенциальную способность и различным деформациям и другие строительным свойства.

Глинистые грунты

Основной особенностью, объединяющей глинистые грунты является пластичность, а также способность к потере устойчивости и возникновению различного рода деформаций, в зависимости от изменения влажности грунта и действующих на него нагрузок.

Глинистые грунты подразделяют на три основных разновидности: глины, суглинки и супеси.

Наименования разновидностей глинистых грунтов определяются содержанием фракций размером 2 - 0,05; 2 - 0,25 мм и числом пластичности (см. табл. № 1).

Состояние их в зависимости от влажности определяется понятием «консистенция». Консистенция выражается отвлеченными цифровыми показателями в долях единицы.

Определение консистенции производится тремя различными способами: визуальным; расчетным и с применением специального портативного прибора - микропенетрометра.

Визуальный способ дает возможность непосредственного определения консистенции без числовых значений. Расчетное определение коэффициента консистенции «B» в числовом выражении производится по данным лабораторных испытаний, включающим естественную влажность грунта и влажность на границах текучести и раскатывания.

Определение коэффициента консистенции B производится по формуле:

где: W_р - влажность на границе раскатывания;

W_т - влажность на границе текучести и

W - естественная влажность.

В зависимости от числового значения B для глин и суглинков, устанавливается следующая консистенция: твердая, полутвердая, тугопластичная, мягкопластичная, текучепластичная и текучая. Для супесей - твердая, пластичная и текучая.

При определении консистенции прибором - микропенетрометром числовое значение коэффициента консистенции «B» получают путем несложных расчетов, с использованием показаний этого прибора. Правила пользования прибором и способ расчета коэффициента консистенции по его показаниям приведены в Приложении № 25.

Помимо пластичности и консистенции глинистых грунтов, для проведения ряда расчетов в полевой обстановке, необходимо знание их объемного веса.

Определение этих показателей методически несложно и требует наличия простейшего лабораторного оборудования (режущее кольцо, технические весы с разновесами и сушильный шкаф).

Выполнение этих испытаний в стационарных лабораториях связано с большими потерями времени на транспортировку образцов и проб, поэтому определение объемного веса и естественной влажности следует производить на месте, в процессе полевых работ.

Методика этих определений в полевых условиях изложена ниже.

Косвенными показателями характера и степени возможных деформаций глинистых грунтов (усадка, набухание, просадочность) являются также структурные особенности и минералогический состав последних.

В полевых условиях определение всех перечисленных показателей производят визуально с применением соляной кислоты и простейших лабораторных испытаний (определение объемного веса, естественной влажности и пластичности способом микропенетрации). Визуальный метод определения заключается в фиксировании зрительных впечатлений (о цвете, структуре и характере залегания грунта) и ощущений, возникающих при растирании грунта на ладонях рук, а также наблюдений за деформациями, возникающими при скатывании шнуров, сжатии и раскалывании кусков породы.

Вспомогательным оборудованием при визуальных наблюдениях служат: молоток, нож, рулетка, 2-5 кратная лупа, полоски миллиметровой бумаги и капельница с 10 % раствором соляной кислоты.

Пластичность глинистых грунтов в полевых условиях определяется по способности их во влажном состоянии раскрываться на шнуры, различной длины и диаметров.

При этом сухие грунты обязательно смачивают водой. Выделение основных типов грунтов производят при наличии следующих признаков:

Глина - при растирании в ладонях рук окатывается в шнур диаметром до 0,5 мм, песчинок не ощущается, остатки глинистой массы втираются в кожу. Прилипший к ладоням грунт, после высыхания, при встряхивании не осыпается.

Суглинок - при растирании на ладонях скатывается в шнур диаметром не менее 1-2 мм; ощущается присутствие песчинок, которые при рассматривании в лупу не всегда заметны. Прилипший к ладоням грунт после высыхания, при встряхивании частично осыпается.

Супесь - при растирании на ладонях рук образует короткие, толстые катыши или рассыпается, ощущается большое количество песчинок, которые явно различимы в лупу. Прилипший к ладоням грунт посла высыхания, почти полностью осыпается.

Консистенция определяется по деформациям, происходящим в грунте при ударах молотком, сжатии ладонями рук, вдавливании пальцев и ногтей, а также скорости растекания грунта в водонасыщенном состоянии по наклонной плоскости.

При этом для определения консистенции глин и суглинков руководствуются следующими признаками:

Твердая консистенция - порода по ощущениям сухая, при ударе молотком разбивается на куски, которые при сжатии рассыпаются, при растирании грунт выделяет пыль. Ноготь большого пальца вдавливается в породу с трудом.

Полутвердая консистенция - порода по ощущению слабо влажная, при ударах молотком и растирании кусков рассыпается. Ноготь большого пальца вдавливается в породу без особого труда.

Тугопластичная - порода влажная, большие куски разминаются с трудом, вырезанный из нее брусочек до излома заметно изгибается, палец при легком усилии оставляет заметный отпечаток, но вдавливается лишь при сильном нажатии.

Мягкопластичная - порода сильно влажная, куски разминаются легко; при лепке принимает любые формы, но сохраняет их непродолжительное время; палец вдавливается легко на глубину нескольких сантиметров.

Текучепластичная - порода мокрая, разминается от легкого прикосновения пальцев, при лепке не держит приданную ей форму, сильно прилипает к рукам, не раскатывается в шнур без подсыпки.

Текучая - порода водонасыщенная, способна течь по наклонной поверхности толстым слоем (языком).

Для супесей существует три формы консистенции, при которых грунт рассыпается, не образуя катышей (твердая), сминается, образует катыши (пластичная) и растекается по наклонной плоскости (текучая).

Так как консистенция грунтов зависит от их влажности, то эти две характеристики должны быть увязаны при описании грунтов.

Нельзя давать противоречивые характеристики, например, «маловлажный» и «мягкопластичный».

Под включениями понимаются встречающиеся в грунте инородные тела, генетически не связанные с процессом его формирования.

К включениям относятся обломки скальных пород, растительные и животные остатки, продукты деятельности человека (в культурном слое).

При описании включений обломков скальных грунтов (щебня, гравия и валунов) нужно указать их петрографический состав, размеры обломков (от и до), процентное содержание.

Ископаемые остатки животных и растений позволяют судить о возрасте пород, поэтому при установлении их наличия, в буровом журнале записывают глубину, на которой они обнаружены, а само ископаемое осторожно упаковывают и кладут в ячейку ящика или хранят отдельно.

Наличие современных растительных остатков также отмечают при описании грунтов, при этом указывают их содержание (большое количество или незначительное).

Новообразованиями называются скопления и выделения различных веществ в порах и полостях грунта, образовавшиеся в результате физико-химических процессов.

Наличие тех или иных новообразований в грунте позволяет вскрывать идущие в нем процессы, а также судить о физико-механических свойствах и степени устойчивости грунта.

По химическому составу наиболее широко распространены следующие виды новообразований:

1. Новообразования из углекислой извести (CaCO₃) имеют белый и грязно-белый цвет; часто встречаются в лессовых грунтах и черноземах в виде:

а) налетов,

б) кристаллов,

в) сети переплетающихся жилок, носящих название «лжегрибницы»,

г) «белоглазки», представляющие собой бесформенные пятна размерами 1-3 кв. см,

д) «журавчиков» или «дутиков», представляющих собой конкреции или стяжения углекислой извести различной прочности, формы и величины («дутики», в отличие от «журавчиков», пустотелые).

Наличие карбонатных солей в грунтах распознается по вскипанию от соляной кислоты (HCl), при этом пользуются 10 % раствором последней.

После опробования образца грунта соляной кислотой, в буровом журнале отмечают степень вскипания (слабо вскипает, бурно вскипает). Если грунт не вскипает, то в журнале отмечают: не вскипает.

2. Скопления легкорастворимых хлоридов и сульфатов натрия, кальция и магния (NaCl, CaCl, MgCl₂, Na₂SO₄ · 10H₂O и др.) в виде белых налетов, крапинок; прожилок.

3. Новообразования из гипса (CaSO₄ · 2H₂O) в виде белых налетов, пятен, прожилок, кристаллов. Гипс, в противоположность извести, не вскипает от соляной кислоты. При проведении ногтем на поверхности кристалла гипса остается глубокая черта. Эти новообразования так же как и легкорастворимые соли характерны для засоленных почв.

4. Новообразования из водной окиси железа (Fe₂O₃ · nH₂O) бурого, ржавого и красного цвета встречаются в виде налетов, пленок, языков, прожилок, ортштейновых зерен, бобовин и прочих стяжений, а также ортзандовых прослоек.

Иногда конкреции водной окиси железа накапливаются в большом количестве, образуя прослойки болотной руды.

5. Соединения закиси железа (FeO) наблюдаются в виде сизых пленок, зеленовато-серых или синевато-серых пятен и разводов, буреющих на воздухе. Наличие новообразований как из водной окиси железа, так и из закиси железа свидетельствуют о близости грунтовой воды и о циркуляции ее в тех слоях, где наблюдаются указанные новообразования. Верхняя граница этих слоев должна в первом случае отмечаться, как горизонт ожелезнения, во второй - как горизонт оглеения.

6. Выделения и скопления органических веществ имеют обычно вид темно-бурых или черных пятен, примазок, корочек, карманов и языков, заполняющих промежутки между структурными агрегатами или покрывающие их грани в виде темных, глянцевых налетов.

Цвет мелкоземистых пород зависит, в основном, от присутствия в них трех групп химических веществ:

а) перегнойных веществ, придающих грунту черные и серые цвета;

б) соединения водной окиси железа (Fe₂O₃ · nH₂O), придающих грунту красную, желтую и оранжевую окраску;

в) кремнекислоты (SiO₂), углекислой извести (CaCO₃), каолина (Al₂O₃ · 2SiO₂ · 2H₂O) и гидратов алюминия, имеющих белый цвет.

Различное сочетание этих трех групп химических веществ обуславливает большое разнообразие цветов и оттенков грунта.

Основными цветами являются: красный, черный и белый; промежуточными: а) оранжевый, желтый, светло-желтый; б) коричневый, светло-каштановый, каштановый, темно-каштановый; в) белесый, светло-серый, серый, темно-серый; г) светло-бурый, бурый, темно-бурый; красно-бурый, палевый.

Для определения цвета образца грунта рекомендуется пользоваться треугольником цветов, приведенным на рис. 1.

В углах равностороннего треугольника помещены основные цвета (красный, черный, белый).

По сторонам треугольника нанесены цвета, получаемые от сочетания двух основных цветов. Внутри треугольника обозначены более сложные окраски, получаемые от смешения трех основных цветов.

При описании грунтов нужно тщательно следить за изменением окраски, так как оно свидетельствует о нарушении однородности грунтов, при этом следует иметь в виду, что цвет грунта зависит от степени влажности - при большей влажности он кажется более темным, при меньшей влажности более светлым. Поэтому цвет породы должен определяться одновременно с определением степени влажности.

Рис. 1. Треугольник цветов:

1 - серый; 2 - темно-каштановый; 3 - темно-бурый; 4 - темно-серый; 5 - каштановый; 6 - бурый; 7 - серый; 8 - светло-каштановый; 9 - светло-серый; 10 - светло-бурый; 11 - палевый; 12 - белесоватый; 13 - коричневый; 14 - красный; 15 - оранжевый; 16 - желтый; 17 - светло-желтый; 18 - белый

Структурные особенности характеризуются сложением грунта, наличием слоистости, формой отдельности в естественном и разрыхленном состоянии, при описании фиксируют следы деятельности организмов, растений и циркулирующих водных растворов (новообразования).

По характеру сложения обычно выделяют 4 типа: очень плотное, плотное, средней плотности, рыхлое (см. табл. № 4).

Для определения характера и размеров пор прибегают к терминам: микропористый с диаметром пор менее 1 мм и макропористый с порами более 1 мм. При макропористом строении указывают приблизительные размеры пор в мм и прибегают к термину «лессовидный грунт» и «лёсс».

Слоистость глинистых грунтов не отличается разнообразием форм, поэтому обычно фиксируют наличие ее или отсутствие (слоистый, неслоистый). В сомнительных случаях прибегают к термину неяснослоистый.

Формы структурных отдельностей глинистых грунтов также немногочисленны. Характерными в естественном залегании является глыбовая, комковатая, ореховатая, зернистая, столбчатая призматическая, плитчатая, пластинчатая и чешуйчатая формы.

Является обязательным фиксирование количества, формы и размеров ходов землероев, а также твердых, мягких и порошкообразных новообразований.

Минералогический состав глинистых грунтов, в первую очередь устанавливают по степени карбонатности породы, путем воздействия на нее 10 % раствора соляной кислоты. При вскипании, в зависимости от интенсивности последнего, добавляют термин слабо карбонатная, карбонатная или сильно карбонатная.

В зависимости от присутствия солей, цементирующего вещества или каких-либо минералов (слюда, каолин) при описании применяют термины: засоленный, загипсованный, окремнелый, слюдистый, каолинизированный. При этом отмечают степень засоления или цементации и количество минеральных примесей. Например, слабо засоленный, засоленный, сильно засоленный или слабо слюдистый, слюдистый, сильно слюдистый. Определение минерального состава глин производят и по косвенным признакам, цвету, степени набухания и характеру суспензии.

Светлые тона окраски, сильное разбухание образцов, а также студенистая суспензия свидетельствуют о наличии большого количества монтмориллонита и склонности грунтов к сложным деформациям.

Основные признаки для визуального определения различных номенклатурных разновидностей глинистых грунтов в полевых условиях приведены в приложении № 2.

Описание глинистых грунтов производят сжато, с указанием основных особенностей породы и соблюдением следующей системы изложения:

а) наименование породы,

б) консистенция,

в) цвет,

г) сложение,

д) структурные особенности, слоистость,

е) включения крупнообломочного материала,

ж) новообразования.

Например:

1. 0,00 - 0,60 м -   Супесь пылеватая, щебенистая, твердая, светло-бурая, сильно карбонатная, слюдистая, с гнездами гумуса (0,5-3 см), плотная, мелкокомковатая, слабо засоленная. В южной и западной стенках наблюдаются ходы землероев эллипсовидной формы.

2. 0,60 - 1,30 м -   Суглинок лессовидный, легкий пылеватый, полутвердый, желтовато-серый, карбонатный с мелкими кристаллами гипса, макропористый (преобладают поры 3-4 мм), имеет столбчатую отдельность с включением мелкого щебня до 15 %. Наблюдаются мелкие журавчики извести и редкие пятна ожелезнения.

3. 1,80 - 2,20 -       Глина пылеватая до глуб. 1,6 тугопластичная, ниже мягкопластичная, темно-бурая, слабо слюдистая, плотная, крупнокомковатая, с редким крупным щебнем до 10 %. До глуб. 1,6 с пятнами ожелезнения и мелкими железистыми конкрециями, ниже слабо оглеенная.

Песчаные грунты.

Песчаные грунты состоят из несвязанных или слабо связанных между собой зерен, основная масса которых имеет размеры от 2 до 0,1 мм.

Основной особенностью песков является изменение их свойств, в зависимости от зернового состава и степени влажности. Важнейшими показателями при оценке их строительных свойств являются: крупность, однородность и водопроницаемость. Номенклатурные наименования отдельных разностей и вместе с тем крупность песчаных грунтов определяют в зависимости от суммарного содержания фракций >2 мм, 2-0,5 мм, 2-0,25 и 2-0,1 мм (см. таб. № 1).

Состояние песчаных грунтов зависит от степени их влажности. Определение этого показателя производят двумя способами: визуальным и расчетным.

Всего при визуальной оценке выделяют пять состояний грунта: сухой, маловлажный, влажный, очень влажный и водонасыщенный (Приложение № 7).

1. сухие песчаные грунты - обладают влажностью до 3 %, не уплотняются, нуждаются в сильном увлажнении, несущая способность максимальная.

2. маловлажные - обладают влажностью 3-8 %, плохо уплотняются, нуждаются в доувлажнении, несущая способность близка к максимальной.

3. влажные - обладают влажностью 8-15 %, хорошо уплотняются, несущая способность близка к максимальной.

4. сильно влажные - обладают влажностью более 15 %; плохо уплотняются, нуждаются в просушке, степень влажности проверяется расчетным методом.

5. водонасыщенные - при легком сжатии выделяют воду, при рыхлении переходят в текучее состояние.

Расчетное определение степени влажности в числовом выражении производят с учетом насыщения пор грунта водой. При этом используют данные лабораторных испытаний, включающие: естественную влажность, удельный вес и пористость или коэффициент пористости грунтов.

Определение степени влажности производят по формулам:

 или

где W - естественная влажность, γ - удельный вес, ε - коэффициент пористости, n - пористость грунта

Степень влажности выражается в долях единицы и составляет:

для маловлажных песков         от 0,0 до 0,5

для очень влажных                   от 0,5 до 0,8

для водонасыщенных               от 0,8 до 1,0

Расчетное определение степени влажности производят в основном для определения несущей способности песков. Для определения этого показателя в полевых условиях достаточно иметь данные о естественной влажности и объемном весе грунта. Удельный вес, как мало изменяющуюся величину, принимают по табличным данным.

Естественную влажность и объемный вес определяют в полевых условиях согласно методике, изложенной ниже, и в приложении № 19.

Водопроницаемость грунтов характеризуется коэффициентом фильтрации, выражающимся в метрах в сутки и сантиметров в секунду.

Определение коэффициента фильтрации производится как в полевых, так и в лабораторных условиях. При значительном дебите воды для определения этой величины в полевых условиях, требуется производство специальных работ (откачки или нагнетания). Методы производства этих работ изложены в приложении № 23.

Характерные значения коэффициента фильтрации, м/сутки

тяжелый суглинок                - < 0,05

легкий суглинок                    - 0,05-0,01

супесь                                    - 0,10-0,50

песок пылеватый                  - 0,5-1,0

песок мелкозернистый         - 1,0-5,0

песок среднезернистый       - 2,0-5,0

песок крупнозернистый       - 5,0-20,0

гравий                                    - > 20

Важными показателями для определения свойств песчаных грунтов является минералогический состав. Косвенным показателем величины угла внутреннего трения служит угол естественного откоса.

В полевых условиях определение основных свойств песчаных грунтов производят визуально, с применением простейших вспомогательных средств (нож, лупа, миллиметровая и фильтровальная бумага, капельница с 10 % раствором соляной кислоты).

Зерновой состав песков, в смысле отнесения их к существующим номенклатурным разностям, при достаточном опыте легко устанавливается по зрительным впечатлениям и осязанию на ощупь.

Лица, начинающие производственную деятельность, а также в сомнительных случаях, используют обычную миллиметровую бумагу или шаблон для определения крупности зерна (см. рис. № 2).

Степень влажности песков в градациях, приведенных выше, устанавливают по осязанию, зрительным впечатлениям и следам оставленным на фильтровальной бумаге. Основные признаки степени влажности грунтов при визуальном определении указаны в приложении № 7.

Шаблоны для определения крупности зерна

А Темных пород                 Б Светлых пород

Рис. 2

Водопроницаемость песков, в большинстве случаев определяют по косвенным признакам в зависимости от крупности и одномерности зерна, а также содержания пылевато-глинистых фракций. Чем крупнее и однороднее зерна, и меньше содержание пылевато-глинистых фракций, тем выше коэффициент фильтрации.

Цвет песчаных грунтов устанавливают по зрительным ощущениям и с применением сравнительного эталона.

Плотность песчаного грунта устанавливают по усилиям, затрачиваемым на его разрыхление шанцевым инструментом или буровыми наконечниками. По плотности грунты делятся: на рыхлые, средней плотности, плотные и очень плотные. Основные признаки по определению плотности грунта приведены в таб. № 4.

Повышенная плотность грунта иногда может явиться следствием цементации песков аморфными цементами (глинистым, известковистым) или легко растворимыми солями. В этих случаях помимо плотности указывают степень цементации (слабая, сильная) и состав цемента.

Степень окатанности определяют при помощи лупы, по форме зерен. Наиболее распространенными являются: угловатая, полуокатанная и хорошо окатанная формы.

Типами слоистости, наиболее характерными для песков, являются: горизонтальная, косая и волнистая. При наличии горизонтальной слоистости прибегают к терминам слоистый и тонкослоистый.

Крупные включения характеризуют по форме, крупности, процентному содержанию их в песчаной массе и петрографическому составу. Форму и размер обломков определяют одним термином: гравий (дресва, мелкий щебень), галька (щебень), валуны (глыбы). Процентное содержание и петрографический состав указывают по глазомерному определению. Определение состава обломков дают обобщенно, с указанием господствующей петрографической разности.

Остатки флоры и фауны фиксируют путем описания их общего вида, без подробных палеонтологических определений.

Определение состава новообразований производят согласно методике, изложенной в разделе «глинистые грунты».

Минералогический состав песчаных грунтов определяют ориентировочно при помощи лупы и воздействия 10 % раствора соляной кислоты. При этом указывают степень карбонатности, преобладающий петрографический состав зерен и характер минеральных примесей, в основном слюды. В зависимости от преобладающего минералогического состава различают следующие разновидности песков: кварцевые, кварцево-полевошпатовые, кварцево-слюдистые, глауконитовые и карбонатные.

Описание песчаных грунтов рекомендуется производить, придерживаясь следующей системы:

а) наименование грунта

б) влажность

в) цвет

г) минералогический состав

д) степень загрязнения

ж) плотность

и) слоистость

к) включения крупнообломочного материала

л) фауна (флора)

м) новообразования

Например: 0,20 - 1,50 м Песок средней крупности, влажный, светло-серый, кварцево-полевошпатовый, слабо загрязненный, рыхлый, хорошо окатанный, тонкослоистый, с включением гравий и гальки известняков до 20 %. Встречаются редкие мелкие раковины. С глубины 0,9 м сильно ожелезнен.

Крупнообломочные грунты.

Крупнообломочные грунты состоят из обломков скальных пород, пространство между которыми заполнено глинистым, суглинистым, супесчаным и песчаным грунтом, либо не заполнено вовсе. Виды крупнообломочных грунтов определяют по признакам согласно табл. 1.

По размерам и форме обломков, а также их петрографическому составу крупнообломочные грунты в большинстве своем неоднородны.

При сильном уплотнении и наличии цементирующего вещества, обеспечивающего жесткую связь между обломками, они именуются: гравелитами, конгломератами, брекчиями, агломератами и приобретают свойства скальных грунтов.

Основной особенностью крупнообломочных грунтов является изменение их свойств в зависимости от размера и петрографического состава слагающего их материала, а также состава и пластичности заполнителя.

В существующей дорожной классификации, предусмотренной СНиП II Д.5-62 выделено два вида крупнообломочных грунтов: дресвяные (гравийные) с преобладающими размерами фракций 2 - 10 мм и щебенистые (галечниковые), содержащие более 50% фракций крупнее 10 мм.

Подробная классификация крупнообломочного материала используемая при полевой геологической документации, приведена в приложении № 3.

Учитывая, что содержание фракций различных размеров в составе обломочного материала может быть примерно одинаковым, допускаются смешанные наименования грунтов, например: гравий и галька, щебень, дресва и т.п.

Наиболее важными показателями для определений состояния крупнообломочного материала являются: петрографический состав слагающих его обломков, тип и консистенция заполнителя, а также плотность породы в целом. Для гравия, гальки и валунов играет роль степень окатанности и форма обломков.

По степени окатанности обычно различают:

а) неокатанный угловатый материал

б) слабоокатанный материал неправильной формы, с притупленными углами и ребрами

в) полуокатанный материал незавершенной формы, с сильно сглаженными углами и ребрами, а также неясно очерченными гранями с плоской поверхностью.

г) хорошо окатанный материал, правильной формы, с гладкой, часто отшлифованной поверхностью.

Хорошо окатанные обломки имеют чаще всего сферическую (эллипсовидную) форму.

Перечисленные определения в полевой обстановке выполняют визуально.

Содержание преобладающих по размеру фракций устанавливают глазомерно с предварительным обмером наиболее характерных «эталонных» обломков складным метром или рулеткой.

При определении пластичности и консистенции заполнителя применяют методы, изложенные в разделе «глинистые грунты». При этом достаточно установления типа заполнителя (песок, супесь, суглинок, глина), без детализации разновидности грунта.

Определение петрографического состава отдельных обломков производят с применением методов используемых для определения состава скальных пород.

При затруднениях в определении петрографических разностей обломочного материала обязательно указывают группу скальных пород, к которой они относятся (изверженные, метаморфические, осадочные). Содержание господствующих петрографических разностей устанавливают после определения состава обломков, глазомерно.

Плотность грунта определяют по усилиям, затрачиваемым на его разрушение с выделением: рыхлых слабослежавшихся и плотнослежавшихся разностей.

В случаях предполагаемого применения крупнообломочных пород как строительного материала для изготовления дорожных изделий и смесей, визуальное определение дополняется полным или частично полевым грохочением, а также петрографической разборкой, специально отобранных проб.

Описание крупнообломочных грунтов рекомендуется производить в следующем порядке:

Щебень крупный и средний, с тугопластичным суглинистым заполнителем до 85 %, слабослежавшийся. Преобладают неокатанные обломки известняков и песчаников, до 10 % обломков сильно разрушены.

Или

Галька и гравий с валунами (100-150 мм) до 10 %, заполнитель супесь твердая до 40 %, плотно слежавшиеся. Преобладают хорошо окатанные обломки изверженных и метаморфических пород (граниты, кварциты), зерен лещадной формы до 5 %.

Скальные породы.

В практике инженерно-геологических работ из состава скальных пород выделяют полускальные породы, представляющие собой сильно уплотненные и отвердевшие осадочные образования, не подвергавшиеся процессам перекристаллизации. К полускальным породам относятся: аргиллиты, мергели, опоки, мел, песчаники с глинистым цементом и т.п.

Основными критериями для оценки скальных пород при дорожном строительстве являются: степень устойчивости их при механическом разрушении (давлении, дроблении, истирании, сверлении), морозостойкость, а также способность к размоканию или потере прочности при водонасыщении.

Для полускальных пород основными критериями является их механическая прочность в состоянии естественной влажности и после водонасыщения.

Все эти свойства в конкретном выражении устанавливают лишь в результате лабораторных испытаний отобранных проб.

При полевых работах помимо визуального описания скальной (полускальной) породы определяют элементы её залегания, глубину и строение зоны выветривания, характер отдельностей, степень трещиноватости и основные направления трещин.

Перед началом полевых инженерно-геологических работ геолог обязан изучить картографические и литературные источники, содержащие сведения об основных группах и разновидностях скальных пород и грунтов, распространенных в данном районе. Поэтому работа инженера-геолога в большинстве случаев сводится не к определению видов скальных пород как таковых, а скорее к изучению особенностей строения и состояния их заранее известных или предполагаемых разновидностей.

При визуальном определении разновидности скальной породы основное внимание обращают на: строение породы, твердость, окраску, состав основных породообразующих минералов, взаимодействие с раствором соляной кислоты, растворимость в воде и объемный вес.

Важным критерием является также форма залегания. В качестве вспомогательных средств используют лупу, геологический молоток, напильник, стальной нож или иглу, кусни стекла и кварца, а также 10 % раствор соляной кислоты.

Перечисленные средства помогают ориентировочно установить минеральный состав породы, определить ее строение и твердость в целом, а также выделить карбонатные и не карбонатные разности пород.

После установления разновидности скальной породы, т.е. ее наименования, производят описание ее окраски, структурных и текстурных особенностей, прочности и степени выветривания, характера отдельности и трещиноватости.

Окраска скальных пород обусловлена цветом минералов, входящих в состав породы и в какой-то мере определяет состав слагающих ее компонентов. Различают породы, имеющие светлую окраску и породы темной окраски. К светлым окраскам относятся: белая, светлосерая, желтая, розовая и красноватая.

К темным: серая, темно-серая, зеленовато-серая, темно-зеленая, черная.

Структурные и текстурные особенности, определяющие в совокупности сложение горной породы, являются неодинаковыми для различных групп скальных пород и зависят в основном от условий их образования. При этом под структурой понимают особенности горной породы, зависящие от формы и величины ее составных частей (зерен, кристаллов), а под текстурой особенности, зависящие от их взаимного расположения.

При описании магматических пород различают следующие виды структур:

а) зернистую - подразделяющуюся по крупности зерна на:

крупнозернистую   - диаметр зерен       >5 мм

среднезернистую    -      -»-       -»-          1-5 мм

мелкозернистую     -      -»-       -»-          < 1 мм

б) порфировую, отличающуюся наличием крупных зерен на фоне однородной массы более мелких зерен.

в) стекловатую или скрытокристаллическую - где состав минералов и зернистость визуально неразличимы, излом породы гладкий, блестящий.

По текстурным признакам для магматических пород выделяют однородную (массивную), неоднородную (полосчатую) и пористую текстуры.

Массивная текстура характеризуется равномерным распределением составных частей в массе породы. Полосчатая текстура - отличается неравномерным распределением составных частей в массе породы, в связи с чем порода состоит как бы из слоев различного минералогического состава или различной зернистости. Пористая текстура присуща некоторым видам излившихся магматических пород (кислого состава) и характеризуется наличием многочисленных микропор и пустот.

Присущей изверженным и в то же время метаморфическим образованиям является гнейсовидная (сланцеватая) текстура, характеризующаяся параллельным расположением призматических и чешуйчатых минералов.

Структуры осадочных образований различны для пород обломочного и органогенно-химического происхождения (понятие структуры для обломочных пород довольно расплывчато).

Например, структура крупнообломочных скальных пород обычно определяется их наименованием: конгломерат или брекчия. Для песчаников основным критерием является зернистость: крупнозернистый, среднезернистый, мелкозернистый. Для полускальных пород глинистого состава, как-то аргиллит и мергель, это понятие не имеет существенного значения.

Для пород органогенного или химического происхождения существует ряд типично выраженных структур, из которых наиболее распространенными являются: зернистая, органогенная, обломочная, и солитовая (шарики > 1 мм).

Понятие текстура для комплекса осадочных пород является единым и имеет прямую связь с понятием слоистость.

Основными текстурами являются:

а) Беспорядочная - характеризующаяся полным отсутствием ориентировки частиц слагающих породу;

б) слоистая - определяемая по ориентированному в одном направлении расположению частиц с выделением следующих ее разновидностей: микрослоистая, плойчатая и чешуйчатая и т.д.

в) флюидальная - характеризующаяся правильным потокообразным расположением кристаллов породы, напоминающая как бы застывшую текучую массу.

Крепость или прочность скальных пород зависит с одной стороны от их минералогического состава и сложения, а с другой стороны от степени выветривания, в связи с чем однотипные разности пород могут быть различными по прочности. Поэтому при документации, наряду с прочностью указывают степень выветривания породы.

В полевых условиях крепость скальных пород определяют путем раскалывания их геологическим молотком, а также нанесением штрихов (царапин) ногтем, стеклом, стальным ножом или иглой. В первом случае критериями для определения крепости являются усилия, затрачиваемые на раскалывание, звук при ударе, а также количество и размеры обломков, образующихся от разрушающих усилий. Во втором - наличие и глубина штриха, а также усилия, затрачиваемые на его нанесение.

По крепости выделяют:

а) очень крепкие скальные породы; при ударах раздается звонкий звук, молоток отскакивает, скол происходит в виде мелкого каменного отщепа, порода оставляет штрихи на стекле и стали;

б) крепкие скальные породы, при ударах звук несколько приглушенный, откол одиночных кусков происходит после нескольких сильных ударов, штрихи остаются после царапания ножом, куски породы оставляют штрих на стекле;

в) скальные породы средней крепости, при ударах звук глухой, раскол происходит при одиночных сильных ударах, с образованием нескольких крупных кусков и небольшого количества мелкой крошки, царапаются ножом, но не царапаются ногтем;

г) слабые скальные породы, при легких одиночных ударах порода раскалывается на мелкие куски, с образованием больших количеств каменной крошки, царапается ногтем.

Степень выветривания скальных пород определяют:

а) по состоянию наиболее легко разрушающихся минералов, составляющих породу (полевых шпатов) и изменению естественной окраски;

б) по характеру и интенсивности разрушения породы в естественном залегании или состоянию и выходу керна при буровых работах;

в) по крепости кусков породы или керна.

По степени разрушения горной породы при натурных наблюдениях выделяют следующие зоны:

а) монолитная или слабо выветрелая - где порода почти полностью сохранила свою естественную структуру окраску и трещиноватость. Характер отдельности не всегда ясен. Скол происходит по скрытым плоскостям. На изломах полевые шпаты характеризуются светлыми тонами окраски и матовым блеском. Количество помутневших зерен незначительно. Керн имеет правильную цилиндрическую форму, значительную длину и раскалывается с трудом. Выход керна 80-100 %;

б) глыбовая или выветрелая, где порода сохраняет естественную структуру и четко выраженную систему трещин отдельности, осложненную трещинами выветривания, разбивающими массив на крупные неразобщенные глыбы. Отмечается резкое изменение окраски за счет окисления железистых минералов и частичного разложения полевых шпатов. На изломах зерна полевых шпатов неоднородны по степени помутнения. По трещинам отмечаются продукты разложения минералов. Столбики керна укорочены, часто с косым сколом чередующиеся с обломками неправильной формы. Выход керна 60-80 %. Керн и куски породы раскалываются по микротрещинам с образованием нескольких кусков;

в) мелкообломочная или сильновыветрелая, где порода либо разрушена до состояния, неоднородных по крепости, разобщенных глыб, щебня и дресвы, либо представлена слабыми разностями, сохраняющими следы первичной структуры, но легко рассыпающимися при ударах в дресву, мучнистую массу и щебень. Имеется примесь продуктов полного разложения минералов в виде гнезд и примазок глины. Керн получается в виде коротких цилиндров обломков неправильной формы, а также комков и рыхлой массы, состоящей из щебня, каменной крошки и глины. Выход керна 30-50 %;

г) полного разрушения или тонкого дробления, где первичные структурные связи полностью нарушены. Порода состоит либо из дресвы, мучнистой массы (карбонаты), либо из глинистого или песчаного грунта с примесью каменной крошки и мелкими кусочками слабого камня. Керна правильной формы получить не удается, при ударах по колонковой трубе, поступают либо деформированные куски грунта, либо рассыпчатая масса.

Характер отдельности и трещиноватость имеет большое значение как для инженерно-геологической оценки горной породы, так и для выбора наиболее эффективных приемов применения буровзрывных работ. Трещины возникают как при формировании горной породы, так и в процессе ее дальнейших изменений, связанных с метаморфизмом и выветриванием. Поэтому при описании выделяют две основные группы трещин.

Первая из них, возникающая при охлаждении магматических пород или диагенезе осадочных отложений, имеет определенную систему и образует ряд крупных характерных отдельностей типичных для различных групп скальных пород.

В зависимости от формы выделяются:

1. Пластовая или плитчатая отдельность, разновидностью которой является матрацевидная. Эта форма присуща в основном глубинным магматическим и осадочным породам.

2. Столбчатая отдельность, характеризуемая наличием вертикальных столбов-многогранников от шестиугольной до трехугольной конфигурации. Присуща в основном излившимся магматическим породам.

3. Шаровая отдельность, имеющая как бы ярусное строение и состоящая из глыб сферической конфигурации, иногда приближающихся по форме к шару. Присуща излившимся магматическим породам.

Отдельности создают как бы общий основной фон, подчеркивающий генетические особенности породы. Трещины, связанные с изменениями условий залегания скальных и полускальных пород после их формирования обычно расположены бессистемно и не образуют четко выраженных форм. При их изучении основными задачами является выявление преобладающих направлений трещин и системы трещиноватости.

Наиболее достоверные данные для получения обоих показателей трещиноватости могут быть получены при изучении естественных обнажений. Для документации трещиноватости выбирают наиболее характерные обнажения в зонах предполагаемого вскрытия скальных пород или по соседству с последними. На выбранных обнажениях, расчистках, обозначают площадку прямоугольного сечения и зарисовывают все трещины на миллиметровке в определенном масштабе. Величина площадки зависит от густоты трещин и может колебаться от 1 м² до 4 м². Замеряют элементы залегания скальной породы, азимуты и углы падения трещин. Трещины распределяют на несколько групп, например: до 5 мм, от 5 до 10 мм, от 10 до 30 мм и т.д. После этого замеряют, записывают и вычисляют среднюю мощность, среднюю длину каждой группы трещин. Определяют площадь каждой группы трещин в мм², которые суммируют. Сумму площадей трещин переводят в м². Коэффициент трещинной пустотности (КПТ) определяют как частное от деления суммы площадей трещин на площадь участков (в) на котором проводились замеры. Азимуты и углы падения трещин замеряют горным компасом. Результаты измерения заносят в таблицы. Измеряют все видимые невооруженным глазом трещины. Так как стенки трещин не всегда бывают достаточно раздвинутыми, при измерении элементов залегания удобно пользоваться тонкой пластинкой, которая легко вставляется в узкие щели трещин. Для этой цели может быть использован целлулоидный треугольник, транспортир и т.п. При измерении элементов залегания трещин, особенно большой протяженности, следует учитывать их извилистость. В этом случае измеряют преобладающие значения азимутов ориентировок и углов падения трещин.

При описании трещиноватости устанавливают:

1. Происхождение трещин (тектонические, трещины выветривания и т.п.).

2. Направление трещин и угол их падения.

3. Ширина трещин.

4. Характер поверхности стенок трещин, (гладкие и ровные, шероховатые, бугристые, ступенчатые, со следами скольжения и т.д.)

5. Характер трещин - открытые или заполненные.

6. Состав породы заполняющей трещины. Характер заполнителя.

7. Форма, (прямые, извилистые, ломаные, ветвистые и т.п.).

8. Густота сети трещин (количество на единицу площади).

Запись наблюдений за трещинами следует непосредственно в поле сводить в таблицу, в которой отмечают следующие сведения:

Табл. № 2

Примеры описания отдельных видов скальных грантов.

Гранит - розоватой окраски среднезернистый (диаметр зерен 2-3 мм) с массивной текстурой, крепкий (обломки разбиваются молотком с большим трудом). Состав: кварц, ортоклаз, темноцветные минералы не опознаны. Порода трещинами отдельности и выветривания разбита на глыбы. Коэффициент трещинной пустотности 0,05. Система главных трещин имеет ширину 4-6 мм, длину 600 мм. Замеры пространственного положения трещин приводятся в табл. № 2.

Порфирит - темно-зеленой окраски с порфировыми выделениями плагиоклаза (размером до 3 мм) и темноцветного минерала (очевидно роговой обманки) с однородной текстурой, средней крепости (легко разбивается молотком). Порода трещинами отдельности и выветривания разбита на неправильные многоугольные обломки размером от 5 до 15 см. Размер трещин: ширина 4 мм, длина 50-150 мм. Коэффициент трещинной пустотности 0,1.

Гнейс - серой и красноватой окраски. Состав: полевой шпат, кварц и биотит. Порода имеет среднезернистую структуру и гнейсовидную текстуру (линейное расположение чешуек биотита). Порода очень крепкая, с большим трудом разбивается молотком. Отдельность - крупноглыбовая. Ширина трещин до 2 мм, длина до 600 мм, коэффициент трещинной пустотности - 0,05.

Сланец хлоритовый - темно-зеленого цвета, состоящий из хлорита и кварца. Порода имеет мелкозернистую структуру и сланцеватую текстуру, непрочная, легко разбивается молотком. Отдельность - плитообразная. Ширина трещин до 3-4 мм, длина 200-300 мм, коэффициент трещинной пустотности 0,2.

Аргиллит - желто-коричневого цвета тонкослоистый. Слои светлой окраски чередуются с более темными. Порода имеет специфический запах глины. На поверхности излома блестят кристаллики кубической формы пирита. Порода не крепкая - легко разбивается молотком. Трещинами разделена на плитки толщиной 2 см. Размер плиток 10×5 см. Легко и быстро выветривается с образованием еще более мелких плиточек.

Описание песчаника производят по двум его составляющим частям: зерну и цементу. Крупность зерен в песчанике определяют аналогично пескам, пользуясь измерительной лупой или прозрачной пластмассовой линейкой с нанесенной на ней миллиметровой сеткой. Цемент характеризуют составом и количественным соотношением с зернами породы. Состав основных видов цемента описывают по результатам следующих простейших определений:

а) известковый цемент - вскипает под действием соляной кислоты;

б) кварцевый цемент - очень твердый, стальной нож не царапает его поверхность;

в) глинистый цемент - размягчается в воде;

г) железистый цемент - имеет ржаво-бурую окраску.

По количественному соотношению с зернами песчаника цемент описывают как:

а) базальный - сцементированные зерна не соприкасаются друг с другом, как бы «плавают» в цементе;

б) контактовый - имеется только в местах соприкосновения зерен;

в) цемент пор - образуется при заполнении цементирующим веществом пор.

Пример описания: Песчаник среднезернистый, крепкий (разбивается молотком с большим трудом), на свежем изломе - светло-серый, зерна от 1 до 2 мм - кварцевые, более мелкие - полевошпатовые. Цемент кварцевый, плотный, не царапается ножом, текстура беспорядочная. Форма излома - раковистая. В обнажении у песчаника нечетко выражена столбчатая отдельность.

Грунты с растительными остатками и торфом

Описание заторфованных грунтов и грунтов с примесью органических веществ выполняют в установленном порядке для песчаных и глинистых отложений с дополнительными сведениями о растительных остатках и перегное.

При описании болотных грунтов выделяют:

- Лесной торф - цвет коричневый или черный, плотный, маловлажный, буровой наконечник погружается усилием двух человек, сильно пачкает руку, остатки трав и мхов отсутствуют или встречаются в небольшом количестве. Встречаются пни.

- Лесотопяной торф - цвет темный или серо-коричневый, средней плотности, влажности и степени разложения. Буровой наконечник погружается усилием одного человека. Встречаются остатки древесины, трав, мхов.

Топяной торф - моховые торфы светлые, травяные более темные, очень влажные. Буровой наконечник погружается под действием собственного веса. Древесные остатки либо отсутствуют, либо попадают единично.

Сапропель - цвет от черного до зеленоватого. Пластичная, жирная масса незначительной плотности, имеются включения неразложившихся остатков растений, в сухом состоянии приобретает значительную твердость.

Вода с остатками растений и жидкие образования. Неразложившиеся остатки трав и мхов находятся в воде во взвешенном состоянии. Жидкие образования имеют темную окраску, на горизонтальной поверхности растекаются подобно вязкой жидкости.

По степени влажности различают торф:

а) сухой - при растирании в руках пылит, нет ощущения сырости;

б) влажный - образец при сжимании в руке выделяет только несколько капель воды;

в) сырой - при сжимании вода стекает каплями;

г) мокрый - при сжимании вода стекает струями;

д) разжиженный - текучая масса.

Степень разложения торфа определяют согласно табл. № 3.

Табл. № 3

Пример описания:

Торф лесной, черного цвета, плотный, маловлажный (при сжимании в руке выделяется несколько капель воды темно-коричневого цвета). Растительные остатки незаметны. Степень разложения большая, масса продавливается через пальцы, на глубине 1,5 метра встречены остатки древесины.

ГЛАВА II. ДОКУМЕНТАЦИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК.

Горные выработки предназначаются для непосредственного изучения проходимых пород, точного определения мощности слоев, элементов залегания скальных пород, их трещиноватости, тщательного опробования.

При инженерно-геологических обследованиях отдельных мест (осыпи, оползни, места устройства искусственных сооружений, строительные площадки, глубокие выемки и др.) применяют шурфы круглого сечения («дудки») диаметром 0,8-1,0 м или прямоугольного сечения минимальными размерами 1,0 м × 1,2 м, а также канавы и расчистки.

Открытые горные выработки имеют преимущество перед скважинами, в том отношении, что в них можно видеть породы в естественном залегании, точно определять мощность проходимых слоев, угол падения и простирание пластов, изучать трещиноватость и структуру пород, описывать контакты пород и т.д.

Однако, в связи с тем, что проходка шурфов сильно усложняется в условиях водонасыщенных грунтов, применение их при инженерно-геологических обследованиях ограничивают.

Описание шурфов.

Описание шурфов ведут в полевом журнале, форма которого приведена ниже.

Описание и зарисовку шурфа производят по мере его проходки.

Шурф крепят после того, как произведено описание пород, сделана их зарисовка и отобраны пробы грунта для лабораторных испытаний. Величина описываемого интервала глубин не должна превышать 2-х м.

Перед описанием стенки шурфы должны быть очищены от налипшей породы и отпрепарированы ножом так, чтобы отчетливо выделялись контакты слоев и структура грунта.

Среднюю мощность слоя и глубину его залегания определяют как среднее арифметическое из замеров, произведенных в 3-х и 4-х характерных точках перегиба.

Определение плотности связных грунтов производят по таблице № 4.

При описании шурфов кроме описания пород отмечают ходы землероев, червей, трещиноватость.

Зарисовку шурфа производят, как правило, по одной стенке. Четыре стенки зарисовывают в том случае, если породы залегают наклонно или линзообразно, при этом делают замеры до подошвы пласта по углам шурфа, а если нужно, то и посредине стенки. При зарисовке по четырем стенкам, стенки шурфа должны быть ориентированы по странам света.

Зарисовку делают в принятых условных обозначениях (см. рис. 3) в масштабе 1:20, 1:50, 1:100.

При документации дудок в отличие от шурфов дают развертку ее цилиндрической поверхности.

Рис. 3. Зарисовка шурфа

А. По одной стенке                     Б. По четырем стенкам

Отбор проб грунта из шурфов для лабораторных испытаний.

При отборе проб грунта следует учитывать требования ГОСТа 12071-60.

Отбор проб грунта из шурфов производят послойно. В случае мощности слоя более 1-го метра, он может быть охарактеризован несколькими образцами.

Пробы с нарушенной структурой отбирают в интервале по глубине 10 см.

Например, образец взят с глубины 1,10-1,20 м.

Вас образца должен быть около 500 грамм, в случае мелкоземистых грунтов, а при необходимости отбора проб на стандартное уплотнение (например для грунтов выемок) - 3-3,5 кг.

Отбор образцов крупнообломочных грунтов осуществляется бороздовым методом. Отобранные образцы подвергают грохочению для разделения на фракции. Куски размером более 100 мм следует отбирать вручную. Из мелких фракций грунтов, прошедших через сито, 20 мм отбирают квартованием среднюю пробу весом 3 кг для испытания в лаборатории.

Отбор проб грунтов с ненарушенной структурой (монолитов) производят двумя способами:

1. При помощи режущих колец. Этот способ применяют в тех случаях, когда не нужно определять компрессионные свойства грунта, а требуется определить только коэффициент пористости грунта. Режущие кольца сделаны из металла и имеют стенки толщиной не более 2 мм.

С одного конца кольцо заострено за счет внешнего диаметра, на другой надевается крышка с небольшим отверстием для выхода воздуха.

Внутренний диаметр режущих колец должен быть не менее 10 мм. Высота кольца должна быть не более диаметра.

Кольца меньшего диаметра применяются при взятии монолитов глинистых и суглинистых грунтов, большего - супесчаных и песчаных грунтов.

Перед взятием монолита стенку шурфа выравнивают и зачищают; кольцо на заданной глубине прислоняют вплотную острым концом к стенке шурфа и вдавливают в грунт до тех пор, пока крышка немного погрузится в грунт.

После этого кольцо с грунтом осторожно извлекают при помощи почвенного ножа, крышку снимают, срезают лишний грунт заподлицо с краями кольца, и взвешивают кольцо с грунтом, предварительно обтерев его снаружи от приставшего грунта, на технических или аптекарских весах с точностью до 0,1 грамма. Вычтя из веса кольца с грунтом вес кольца, определяют вес грунта; разделив вес грунта на объем кольца, получают объемный вес грунта.

Взвешивание производят троекратно.

Данные записывают в журнал в табличку следующей формы:

Табличку помещают на той же странице внизу, на которой производят описание шурфа, опробуемого на предмет определения объемного веса. Одновременно с этой же глубины отбирают пробу грунта для определения естественной влажности и пробу грунта нарушенной структуры весом 0,5 кг для определения удельного веса грунта, гранулометрического состава, пластичности.

2. В тех случаях, когда необходимо определить компрессионные свойства грунта, угол внутреннего трения, сцепление, временное сопротивление раздавливанию и др. в образце с ненарушенной структурой монолит отбирают в виде куба или параллелепипеда с размерами сторон для скальных грунтов не менее - 100×100×100 мм, для крупнообломочных сцементированных мерзлотой, дресвяных и гравийных 200×200×200 мм щебенистых и галечниковых - 300×300×300 мм, песчаных сцементированных мерзлотой и глинистых 200×200×200 мм.

При возникающих затруднениях допускается производить отбор образцов произвольной формы с сохранением указанных размеров сторон как минимальных.

Стенку шурфа выравнивают, зачищают и на заданной глубине почвенным ножом намечают квадрат несколько больше требуемого размера. По мере углубления в стенку шурфа образцу постепенно придают правильную форму и необходимый размер.

Во избежание высыхания взятый монолит здесь же у шурфа, парафинируют и тщательно упаковывают по правилам, изложенным в ГОСТе 12071-66.

Образцы, отобранные для лабораторных испытаний, оформляют так, как это указано в ГОСТ 12071-66.

Наблюдение за уровнем грунтовой воды в шурфах.

При появлении в забое шурфа свободной капельно-жидкой воды должна быть отмечена глубина ее появления и характер притока, т.е. отдает ли воду вся поверхность шурфа или же вода сочится из трещин, плоскостей сланцеватости и т.п. Если вода притекает из одной стенки или из одного угла шурфа, это должно быть зафиксировано в журнале.

Для определения установившегося уровня грунтовой воды шурф по возможности несколько углубляют (на 0,20 - 0,50 м) и производят замеры уровня воды через каждые 10 минут. Уровень считается установившимся, если два соседние замера дадут одинаковые результаты. В журнале фиксируют установившийся уровень и время его установления.

При проходке шурфов в лессовидных или других плохо отдающих воду породах, следует проверять забой в отношении наличия воды спустя 2 - 3 суток после окончания работы.

Расчистки

Расчистки относятся к числу простейших горных выработок. Обычно расчистки проходят на склонах. При расчистках производят свал делювия или осыпей со склона с целью обнажения залегающих под ними пород. Часто расчистками снимают и выветрелый слой коренных пород.

Расчистки делают ступенчатыми так, чтобы одна ступень перекрывала другую. Ширина расчистки делается обычно 0,6-0,8 м, глубина не должна превышать 1,5 м.

Геологическую документацию ведут аналогично описанию шурфа.

Канавы

Канавой называется открытая горная выработка для вскрытия коренных пород, залегающих близко к поверхности. Канавы обычно закладывают по направлению падения пород. Геологическую документацию ведут также как при описании шурфов. Однако при зарисовке канав, необходимо наряду со стенками отобразить и забой.

Документация выработок при инженерно-геологических обследованиях трассы.

Инженерно-геологическое обследование трассы автомобильной дороги включает в себя обследование собственно трассы, резервов грунта для возведения земляного полотна автомобильной дороги и мест устройства малых искусственных сооружений.

Описание грунтов при инженерно-геологическом обследовании трассы производят согласно указаниям, изложенным выше.

При изучении почв следует руководствоваться литературными данными, картографическими материалами и сведениями, полученными в местных сельскохозяйственных организациях.

Описание шурфов при инженерно-геологическом обследовании трассы производят в журнале установленной формы. Заполнение всех граф журнала обязательно.

На первой странице, в первую очередь, указывают дату производства работ, номер шурфа и привязку шурфа к трассе (км, пк, право или лево м).

Затем на этой же странице в горизонтальных графах указывают:

1. Рельеф окружающей местности - «равнинный», «холмистый» и т.д.

2. Элемент рельефа, на котором заложен шурф, например «средняя часть пологого склона северной экспозиции».

3. Вид угодья и растительность, например: «молодой еловый лес» или «луг» и т.д.

4. Тип почво-грунта и название подстилающей породы, например: «слабо оподзоленная на пылеватом покровном суглинке».

5. Гидрогеологические условия (условия естественного водоотвода, возможность устройства искусственного водоотвода, направление стока, заливаемость при паводках и т.д.).

6. Уровень подземных вод, появившийся и установившийся характер притока воды (сочится, течет струйками, поступает из водоносного слоя равномерно и т.д.), горизонт оглеения и характер его (отдельные пятна, прерывистые прослойки, сплошной горизонт, пятна ожелезнения), а также предполагаемый наивысший (расчетный) уровень подземных вод.

Предполагаемый наивысший расчетный уровень грунтовых вод определяют по косвенным признакам - оглеению, растительности, типу почвы и т.д.

Описание шурфов ведут на развернутом листе в вертикальных графах.

В графе 1 отмечают №№ взятых образцов и глубину их взятия.

В графе 2 в масштабе 1:10 и 1:20 зарисовывают колонку шурфа цветными карандашами или, что более желательно, непосредственно грунтом.

В графе 3 указывают индексы генетических почвенных горизонтов «A₀», «A₁», «A₂», «B», «C».

Индексом «A» обозначают верхний горизонт почвы, в котором, в основном, происходит накопление и разрушение органического вещества.

Этот горизонт обычно окрашен в более темный цвет, чем нижележащие, благодаря наличию в нем перегноя. Легко растворимые соли чаще всего бывают вымыты из этого горизонта.

Горизонт «A» в некоторых почвах подразделяется на три подгоризонта: «A₀», «A₁», «A₂».

Индексом «A₀» обозначают дернину, пахотный горизонт и лесную подстилку.

В подгоризонте A₁ происходит накопление гумусовых веществ, благодаря чему он окрашен в темные цвета - черный, бурый, темно-серый.

Подгоризонт А₂ наиболее характерен для подзолистых почв. Отличается от подгоризонта А₁ меньшим содержанием органических веществ, а в связи с этим и более светлой окраской.

Ниже залегает горизонт, обозначаемый буквой «B» и называемый горизонтом вымывания. Обычно он более плотный. В нем накапливаются различные соли, часто в виде выцветов, налетов, вкраплений конкреций и т.д.

Горизонт B постепенно переходит в горизонт C, мало затронутый процессом почвообразования и называемой материнской породой.

В заболоченных почвах выделяется горизонт оглеения.

В графе 4 и 5 указывают глубину подошвы и мощность описываемого слоя.

В графе 6 отмечают цвет грунта (см. рис. 1).

В графе 7 дают наименование грунта по дорожной классификации (таблица № 1) на основании визуальных признаков, указанных в приложении.

В графе 8 отмечают категорию грунта по Е.Н.В. (по трудности проходки) и по СНиПу.

В графе 9 по визуальным признакам отмечают влажность грунта (приложение №).

В графе 10 отмечают плотность грунтов.

В поле плотность связных грунтов можно определить по трудности проходки, пользуясь следующей таблицей:

Таблица полевого определения плотности связных грунтов

Табл. № 4

Рис. 4

В графе 11 фиксируют структуру почвенных горизонтов и ее прочность, что является весьма важным показателем свойств грунта при использовании его в качестве материала для возведения земляного полотна. Основные типы структуры почв приведены на рисунке № 4.

В графе 12 отмечают новообразования и включения, а также глубины, на которых происходит вскипание под действием 10 % раствора соляной кислоты и интенсивность вскипания.

В графе 13 дают оценку пройденных пород с точки зрения возможности использования их для возведения земляного полотна. В случае неблагоприятных грунтов указывают, по какой причине их нельзя использовать для этих целей (повышенная влажность, излишнее содержание пылеватых фракций, заторфованность и т.д.).

При обследовании резервов описание шурфов производят в «Журнале разведки притрассовых месторождений стройматериалов».

При обследовании шурфами мест устройства малых искусственных сооружений описание производят в соответствующем журнале (см. приложение № 20).

Отбор проб грунта для лабораторных испытаний.

Отбор проб грунта для лабораторных испытаний производят в характерных шурфах из середины каждого генетического почвенного горизонта.

При описании шурфов, из которых не отбирают пробы грунтов для лабораторных испытаний, необходимо указать, каким из ранее взятых проб аналогичны грунты из данного шурфа. Это даст возможность после производства лабораторных испытаний правильно откорректировать грунтовый профиль.

Для определения гранулометрического состава и пластичности отбирают пробы весом около 0,5 кг при мелкоземистых грунтах и 3 кг при скелетных грунтах.

Пробы упаковывают в плотные мешочки, на которых указывают номер пробы. До отправки в лабораторию пробы следует высушивать.

С типичных участков трассы протяжением 3-5 км отбирают пробы для определения объемного веса, естественной влажности и стандартного уплотнения.

Глубина отбора этих проб не должна выходить за пределы глубины заложения притрассовых резервов.

Отбор проб для определения объемного веса и естественной влажности производят так, как указано выше.

Для определения стандартного уплотнения отбирают пробу с нарушенной структурой весом около 3-х кг.

При обследовании внетрассовых резервов производят послойное опробование с целью определения гранулометрического состава, пластичности, объемного веса и стандартного уплотнения в пределах глубины разработки резерва.

Если грунт резерва предполагается использовать для возведения высоких насыпей, то кроме этого необходимо произвести определение угла внутреннего трения грунта с нарушенной структурой и сцепление, для чего можно использовать пробу, взятую для определения стандартного уплотнения.

При обследовании мест устройства малых искусственных сооружений отбирают послойно пробы для определения естественной влажности и пластичности.

Кроме того, на 2-3 однотипных местах отбирают монолит для определения коэффициента пористости.

Образец