№16
Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов»
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»
Полное название вуза
Научно-образовательный материал
Новые возможности современных полевых методов
исследования массивов грунтов
Полное название НИМ или НОМ
Состав научно-образовательного коллектива:
Вознесенский Евгений Арнольдович - профессор, доктор геолого-минералогических наук, член-корр. РАЕН, заместитель декана Геологического факультета МГУ по научной работе, зам. зав. кафедры инженерной и экологической геологии;
Андреева Татьяна Васильевна, кандидат геолого-минералогических наук, доцент Геологического факультета МГУ
Никитин Анатолий Алексеевич, старший преподаватель Геологического факультета МГУ
Фуникова Виктория Викторовна, старший научный сотрудник Геологического факультета МГУ
Усов Алексей Николаевич, ведущий инженер Геологического факультета МГУ
ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Аннотация курса
Основной задачей курса является ознакомление студентов со специальными методами изучения состава, состояния и свойств грунтов в условиях их естественного залегания. Курс включает 5 тематических разделов. В первом рассматриваются история вопроса, классификация методов исследования грунтов в массиве и их место в структуре научного метода инженерной геологии. Второй раздел посвящен методам инженерно-геологической разведки, третий – методам опытных работ, в четвертом разделе рассматриваются принципы режимных наблюдений за состоянием и свойствам грунтов в массиве и в основаниях инженерных сооружений. Курс завершается обсуждением последних разработок в области полевого изучения грунтов.
Объем курса:
Лекции –36 аудиторных часов; самостоятельная работа слушателей – 12 часов (из них 6 – с преподавателем).
Цель курса
Приобретение слушателями представлений о составе, структуре и особенностях функционирования грунтов в условиях их естественного залегания.
Формы работы слушателей
В рамках курса предусмотрены лекции, написание трёх контрольных работ (в виде теста), написание реферата и сдача экзамена.
Самостоятельная работа предполагает изучение литературы, рекомендуемой преподавателем, и написание реферата. В самостоятельную работу слушателя входит закрепление теоретического материала, рассмотренного на лекционных занятиях, подготовка к экзамену.
Виды аттестации
Текущий контроль проводится в форме проверки степени усвоения слушателями лекционного материала (на каждой лекции).
Промежуточный контроль проводится в форме трёх тестовых контрольных работ по лекционному материалу и написанного слушателем реферата на предложенную по выбору тему.
Итоговый контроль проводится в форме экзамена.
Все формы контроля проводятся в письменном виде.
Каждая из форм контроля оценивается по 10-бальной системе. Итоговая оценка определяется исходя из набранных баллов и переводится в пятибалльную систему следующим образом: 1, 2, 3 – «неудовлетворительно», 4, 5 – «удовлетворительно», 6, 7 – «хорошо», 8, 9, 10 – «отлично».
Итоговая оценка по курсу складывается из:
оценки текущей активности во время занятий - 10% итоговой оценки;
оценки тестовых контрольных работ - 20% итоговой оценки;
оценки уровня подготовки и защиты реферата - 20% итоговой оценки;
оценки на экзамене - 50% итоговой оценки.
2. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Разделы и темы курса.
Метод исследования грунтов в массиве инженерной геологии и их классификация
Методы инженерно-геологической разведки
Методы ведения опытных инженерно-геологических работ
Режимные наблюдения за состоянием пород и современными геологическими процессами
Современные тенденции развития методов исследования грунтов в массиве
Темы и их краткое содержание
1. Метод исследования грунтов в массиве инженерной геологии и их классификация
Место полевых методов исследований в структуре метода инженерной геологии. Краткий обзор истории их развития. Общая классификация методов инженерно-геологических исследований. Частные методы инженерной геологии. Взаимосвязь применяемых мтеодов с задачами исследований.
2. Методы инженерно-геологической разведки.
Общие сведения о методах инженерно-геологической разведки. Виды инженерно-геологических разведочных работ и их задача. Система инженерно-геологической разведки.
Буровые инженерно-геологические разведочные работы. Требования, предъявляемые к бурению инженерно-геологических разведочных скважин. Особенности использования различных видов бурения в зависимости от геологичесикх условий. Горные выработки при инженерно-геологической разведке. Типы горных выработок, требования к их проходке. Документация буровых скважин и горных выработок при инженерно-геологических разведочных работах. Ведение журнала и зарисовок, фотодокументация стенок скважин и горных выработок. Документация трещиноватости, закарстованности, зон выветривания. Опробование керна буровых скважин и пород в стенках горных выработок. Виды опробования грунтов. Система опробования. Отбор образцов с ненарушенным и нарушенным сложением. Грунтоносы, их типы и применение в различных геологических условиях.
Гидрогеологические наблюдения при проходке инженерно-геологических скважин и горных выработок. Определение пьезометрических уровней. Гидрохимическое опробование. Типы пробоотборников.
Геофизические методы при проведении инженерно-геологических разведочных работ. Применение сейсмических и акустических мтеодов для прослеживания литологичесикх границ, уровня подземных вод, границы многолетнемерзлых пород, зон повышенной трещинноватости и выветривания пород, зон повышенной трещиноватости и выветривания пород, линий тектонических нарушений, закарстованности пород. Применение ядерных методов при инженерно-геологической разведке. Физические основы гамма, гамма-гамма и нейтрон-нефтронного методов определения плотности и влажности грунтов. Поверхностные и скважинные гамма-плотномеры и нефтронные влагомеры.
Динамическое и статическое зондирование. Задачи, решаемые с помощью мтеодов зондирования, их конструктивные особенности, условия применения и недостатки. Методы интерпретации данных зондирования. Оценка пространственной неоднородности пород. Построение инженерно-геологических профилей и расчленение разреза пород по данным зондирования. Современные модификации зондировочных методов и их возможности. Оценка физических и физико-механических свойств грунтов по данным зондирования. Определение сейсмической разжижаемости грунтов по данным зондирования. Оценка несущей способности свай по данным статического зондирования.
Пенетрационо-каротажные мтеоды при инженерно-геологической разведке. Пенетрационно-каротажные станции, их устройство и применение на суше и водных акваториях. Комплексная интерпретация результатов пенетрационно-каротажных испытаний.
3. Методы ведения опытных инженерно-геологических работ
Основные виды опытных работ при инженерно-геологических исследованиях. Требования к опытным работам, особенности их проведения в зависимости от задач исследований и типов пород.
Полевые методы определения гранулометрического состава, плотности и влажности крупнообломочных грунтов. Полевые мтеоды изучения трещиноватости грунтов. Определение коэффициента трещиноватости и модуля трещинной пустотности прямыми методами. Выбор площадок и методика проведения замеров. Оценка трещиноватости косвенными (сейсмоакустическими) методами. Интерпретация результатов опытов и ее возможные погрешности.
Обзор полевых методов изучения проницаемости грунтов. Назначение методов и их возможности. Выбор метода изучения проницаемости в зависимости от геологического строения, гидрогелогических условий и задач исследований. Опытные наливы в шурфы и кольца для определения водопроницаемости песчаных и суглинистых грунтов в зоне аэрации. Методика и условия проведения опыта. Расчет коэффициента фильтрации. Опытные нагнетания воды и воздуха в скважины. Методика и условия проведения опытов. Типы тампонов и их применение при оптыных нагнетаниях. Расчет удельного водо-и воздухопоглощения, их применение для оценки фильтрационной неоднородности и трещинноватости пород в массиве. Оценка фильтрационной устойчивости заполнения трещин и пустот для обоснования проекта противофильтрационных мероприятий по данным опытных нагнетаний воды в скважины. Методика проведения опыта. Расчет приведенного расхода. Проведение совмещенных поинтервальных нагнетаний и откачек.
Изучение деформационных свойств скальных и дисперсных пород методом пробных нагрузок (штампов) в шурфах, скважинах и горных выработках. Установки для штамповых испытаний дисперсных грунтов, их устройства и условия применения. Методика испытаний и интерпретации получаемых данных. Влияние неоднородности и трещиноватости грунтов на получаемые показатели деформационных свойств. Сравнительная оценка деформационных свойств пород по данным штамповых испытаний и компрессии. Изучение отностиельной просадочности лессов при их замачивании под штампом. Испытание по методике «одной кривой» и «двух кривых». Интерпретация полученных данных. Применение горячих штампов и оценка осадки мерзлых пород при их оттаивании.
Изучение деформационных свойств пород прессиометрическим методом. Типы прессиомеров, условиях их применения и методика испытаний при изучении дисперных и скальных грунтов. Самозабуривающиеся прессиомеры, их конструкции и возможности. Интерпретация прессиометрических испытаний. Сопоставление получаемых данных с деформационными показателями, найденными другими методами.
Изучение деформационных свойств грунтов сейсмичесикми методами при сейсмопрофилировании и просвечивании целиков. Применяемое оборудование. Схема опытов, методика проведения и интерпретация получаемых данных. Сравнительная оценка статистического и динамического модуля деформации грунтов.
Обзор методов изучения прочности дисперсных грунтов методом полевых сдвигов в шурфах и скважинах. Конструкции применяемых установок и методика опытов. Применение стендовых установк для испытаний крупнообломочных грунтов. Сдвиг нагруженных штампов. Испытание на сдвиг скалььных грунтов. Особенности проведения сдвиовых испытаний трещиноватых, слоистых и выветрелых скальных грунтов. Изучение прочности скальных грунтов методом обрушения призм, выпирания призм и раздавливания целиков. Условия проведения этих испытаний и их недостатки. Изучение сопротивлению сдвигу слабых водонасыщенных грунтов методом вращательного среза. Конструкция приборов и условия их применения. Методоика проведения испытаний с поверхности грунта, в шурфах и скважинах, интерпретация получаемых результатов. Оценка прочности на сдвиг и чувствительность грунтов по данным испытаний.
4. Режимные наблюдения за состоянием пород и современными геологическими процессами
Полевые методы наблюдения естественного напряженного состояния скальных и дисперсных грунтов. Применяемое оборудование, условия и методика проведения опытов. Изучение распределения напряжений в грунтах от инженерных сооружений. Конструкции датчиков измерения давлний.
Наблюдения за режимом подземных вод по скважинам, колодцам и другим выработкам. Режимные гидрогеологические наблюдения на территориях больших городов, оползненвых, карстовых и других районах. Использование данных наблюдений для решения инженерно-геологчиесикх задач.
Наблюдения за температурным режимом горных пород. Условия постановки опытов, методика их проведения, приборы. Определение глубин сезонного промерзания-протаивания. Температурные наблюдения за многолетнемерзлыми породами.
Полевые мтеоды изучения деформаций на склонах, в основании сооружний над горными выработками и месторождениями полезых ископаемых. Проведение повторных инструментальных наблюдений (повторные топографические съемки и нивелирование рельефа по профилям и створам). Условия и методика их проведения.
Инструментальные наблюдения за осадкой фундаментов сооружений. Прямые методы изучения деформирования грунта в локальных точках массивов.
Интерпретация получаемых данных и их использвоание при решении инженерно-геологичесикх задач.
Полевые методы изучения процессов выветривания, эрозии, абразии и карста. Оценка форм проявления, основных факторов, контролирующих развитие исследуемых процессов. Оборудование опорных участков и организация ведения наблюдений. Использование получаемых данных для решений инженерно-геологических задач.
5. Современные тенденции развития методов исследования грунтов в массиве
3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ КУРСА ПО ТЕМАМ И ВИДАМ РАБОТ
№
п.п.
|
Наименование тем и разделов
|
ВСЕГО
(часов)
|
Виды аудиторных занятий:
|
Самостоятельная работа
|
Лекции
|
Практические
|
с
преподавателем
|
индивидуально
|
1
|
Тема 1.
|
|
4
|
|
|
|
2
|
Тема 2.
|
|
10
|
|
|
|
3
|
Тема 3.
|
|
10
|
|
|
|
4
|
Тема 4.
|
|
8
|
|
|
|
5
|
Тема 5.
|
|
4
|
|
|
|
|
Итого
|
|
36
|
|
|
|
4. ФОРМА ПРОМЕЖУТОЧНОГО И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ
Промежуточный контроль: три контрольных работы в виде теста, написание реферата.
Итоговый контроль: экзамен.
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА
Рекомендуемая ЛИТЕРАТУРА
Основная
Бондарик Г.К., Комаров И.С., Ферронский В.И. Полевые методы инженерно-геологических исследований. М., Недра, 1967.
Ломтадзе В.Д, Инженерная геология. Специальная инженерная геология. Л.: Недра, 1978.
Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород в 2-х т./Ред. Сергеев Е.М. и др. М.: Недра. 1984.
Трофименков Ю.Г., Боробков Л.Н. полевые методы исследования строительных свойств грунтов. М.: Стройиздат, 1981.
|
