Инженерная геология

Цифровые модели местности и рельефа являются основным инструментом в инженерно-геологической съемке. В статье рассматриваются методы создания цифровых моделей местности и рельефа, приводится обзор цифровых моделей, а также указаны их значение и практика применения в инженерно-геологической съемке. Особое внимание уделяется возможностям их использования для анализа инженерно-геологических условий на участке съемки.

Приводятся примеры комплексирования с аэрогеофизическими и наземными геофизическими методами. В статье рассматриваются примеры использования цифровых моделей в различных проектах в области инженерной геологии.

Рассмотренные в статье цифровые модели местности и цифровые модели рельефа могут быть использованы в практике инженерно-геологической съемки для повышения эффективности и точности выполнения различных задач.

В статье рассматривается методика расчёта устойчивости бортов карьеров, сложенных скальными грунтами, с учетом геолого-структурных особенностей скального массива и пространственного положения зон ослабления по отношению к бортам карьера. Показано, что в зависимости от их взаимной ориентировки задача устойчивости бортов карьера может быть решена в двумерной или трехмерной постановке. Приведены примеры расчета устойчивости бортов карьера с учетом зон ослабления в двумерной постановке методами предельного равновесия и конечных элементов, в трехмерной постановке – методом объёмных скальных блоков. Описаны современные критерии прочности, которые рекомендуется использовать при моделировании устойчивости скальных оползней. Предлагаемая методика оценки устойчивости бортов карьеров, закладываемых в скальных грунтах, позволяет обоснованно выбрать метод расчета, в зависимости от совместной ориентации структурного плана скального массива и пространственного положения бортов карьера.

Разработка Стойленского железорудного месторождения открытым способом на протяжении 50 лет, сопровождающаяся извлечением огромных масс горных пород и руд, кардинально меняет напряженно-деформационное состояние массива и формирование инженерно-геологических процессов: осыпей, обвалов, оползней, оплывин, суффозий. Развитие процессов, инициируемое технологическими работами, носит прогрессирующий характер в пространственно-временном отношении. Решение вопросов устойчивости бортов карьера, обеспечивающих безаварийное ведение горнодобывающих работ при длительной разработке месторождения, базируется на современной методологии расчета. Предлагается алгоритм оптимизации углов заложения откосов Стойленского карьера и расчет коэффициента устойчивости различными методами с учетом трещиноватости скального массива на основе использования критерия анизотропии прочности пород.

Методы математического моделирования при оценке оползневой опасности развиваются очень активно благодаря все возрастающим возможностям современной вычислительной техники. Наряду с традиционно применяемыми методами расчёта устойчивости склонов в последние годы появился ряд программных продуктов, позволяющих моделировать движение оползневых масс, в том числе при таких опасных явлениях, как каменные и обломочные лавины (rock and debris avalanches) и селевые потоки (debris flows).

В статье приводятся результаты поиска корреляционных взаимосвязей между показателями деформационных свойств глинистых грунтов, полученных при статическом нагружении и ультразвуковом просвечивании. Исследования проводились на природных четвертичных и искусственных (приготовленных из паст) глинистых грунтах. Изучение деформационных свойств проводилось с помощью компрессионных испытаний, одноосного сжатия и лабораторных ультразвуковых исследований. На основе анализа экспериментальных данных получены уравнения взаимосвязи динамического модуля упругости с начальным модулем сжатия, относительным модулем деформации (по результатам одноосного сжатия) и модулем общей деформации (по компрессионным испытаниям), описываемые экспоненциальными законами как для модельных, так и для природных четвертичных грунтов.

Поиск взаимосвязей деформационных характеристик грунтов, полученных инженерно-геологическими (прямыми) и сейсмоакустическими (косвенными) методами, является актуальной задачей современной науки. В данной работе предпринята попытка анализа влияния ряда отдельных факторов на величины скоростей упругих волн и получаемые деформационные характеристики модельных глинистых грунтов.

Изучением влияния плотностных свойств на скорости распространения в них упругих волн занимаются довольно давно, однако преимущественно для образцов скальных грунтов. В данной работе предпринята попытка изучения влияния плотностных свойств глинистых грунтов, в том числе модельных, на скорости распространения в них упругих волн.

Изучение закономерностей распространения упругих волн в глинистых грунтах до настоящего времени остается актуальной задачей. Имеющиеся литературные данные по скоростям, измеренным на естественных грунтах в полевых и лабораторных условиях, не дают возможность выявить влияние состава, строения и состояния грунтов на скорости. В данной работе предпринята попытка анализа влияния ряда отдельных факторов на значения скоростей упругих волн.

Изучение закономерностей распространения упругих волн в глинистых грунтах до настоящего времени остается актуальной задачей. Имеющиеся литературные данные по скоростям, измеренным на глинистых грунтах в полевых и лабораторных условиях, немногочисленны, а диапазоны их изменения отличаются по данным разных авторов. В данной работе проводится анализ влияния ряда отдельных факторов на скорости упругих волн на примере природных и модельных глинистых грунтов.

В инженерной геологии хорошо известно, что модуль общей деформации дисперсных грунтов, получаемый по данным статических механических испытаний, зависит от величин прикладываемых нагрузок. Сейсмоакустическими методами определяют величины скоростей продольных и поперечных волн, по которым рассчитывают динамический модуль упругости. Понятно, что характер и величины действующих напряжений в таких испытаниях вызывают разные по природе и значениям деформации. Тем не менее, и те и другие деформации характеризуют поведение одного грунта с присущими ему составом, строением, состоянием и свойствами.

Основной целью исследований стало изучение деформационных характеристик модельных и природных глинистых грунтов прямыми (инженерно-геологическими) и косвенными (сейсмоакустическими) методами.

Изучение распространения скоростей упругих волн в глинистых грунтах до настоящего времени остается актуальной задачей. Основной целью наших исследований стало изучение изменения скоростей упругих волн при различной влажности глинистых грунтов.

Данной публикацией авторы надеются привлечь внимание изыскателей, проектировщиков, строителей и эксплуатационников к проблеме динамической устойчивости грунтовых массивов. Воздействие динамических нагрузок приводит к изменениям поведения грунта, его физико-механических свойств и протекания в массиве природных и техногенных процессов. Имеющийся в настоящее время комплекс полевых и лабораторных методов исследований динамических свойств грунтовых массивов позволяет оценивать поведение грунта при различных уровнях статических и динамических нагрузок в широком частотном диапазоне. В статье также показаны возможности данного комплекса для повышения динамической устойчивости грунтовых оснований. Его включение в состав инженерных изысканий и учет действия динамических нагрузок повысят надежность и безопасность эксплуатации сооружений, возводящихся в крупных городских, промышленных и транспортных агломерациях.

В статье приведен обзор проблем, связанных с сейсмической разжижаемостью донных грунтов. Показана опасность разжижения грунтов оснований морских платформ и трубопроводов. Приведены результаты оценки сейсмической устойчивости дисперсных отложений на двух площадках в зоне Туапсинского прогиба в Черном море с использованием лабораторных динамических трехосных испытаний. Установлены разновидности потенциально разжижаемых грунтов этих площадок.

Рассмотренный в статье производственный опыт показал, что при установке заякоренных морских сооружений необходимо оценивать возможность разжижения грунтов основания якорей. Также показано, что при сильных землетрясениях в силу своих специфических свойств разжижаются сапропели. Сделанные выводы могут оказаться полезными для специалистов в области инженерного обеспечения поиска и разведки месторождений углеводородов и при обустройстве буровых установок временного типа на шельфе.

В статье рассматриваются лабораторные методы испытаний грунтов оснований сооружений, разработанные и применяемые в Московском государственном строительном университете (МГСУ-МИСИ). Представлена методика трехосных испытаний однородных и неоднородных отложений различного происхождения (в том числе глинистых с крупным заполнителем). Показана также методика испытаний для определения параметров модели упрочняющегося грунта и динамических параметров грунта в вибростабилометре. Рассмотрен опыт решения различных задач в научно-образовательном центре «Геотехника» МГСУ. Дан анализ актуальной нормативной документации.

В статье анализируются вопросы, связанные с методами гранулометрического анализа грунтов при помощи лазерных анализаторов. Обсуждаются общие актуальные проблемы гранулометрии грунтов на современном этапе. Показано, что прямое использование результатов гранулометрического анализа, полученных с применением лазерных анализаторов, неправомерно, так как при этом не учитываются способы подготовки грунтов к анализу, а следовательно, на них не распространяются действующие гранулометрические классификации грунтов, в том числе содержащиеся в ГОСТ 25100-2011 и других нормативных документах

На практике при выполнении инженерно-геологических изысканий анизотропия свойств грунтов часто учитывается не в полной мере. Это, в свою очередь, может приводить к принятию необоснованных решений при проектировании зданий и сооружений. В статье рассмотрено влияние двух выделенных типов анизотропии свойств грунтов склонового массива на результаты количественной оценки общей устойчивости склона. Показано, что структурная или литогенетическая анизотропность массива (I тип анизотропии) оказывает влияние на мгновенную устойчивость склона, в то время как II тип анизотропии, связанный с формированием геотехнического горизонта основных деформаций, требует учета при оценке длительной устойчивости склона

Рассмотрены возникновение понятия неустойчивости в инженерной геологии и геотехнике и его связь с понятием устойчивости в классической механике. Дан обзор современных представлений о неустойчивости в терминах эффективных напряжений. Предложена методика определения точки неустойчивости на основе анализа развития деформаций во времени. Показана существенная зависимость положения точки неустойчивости от истории предшествующего нагружения

Рассмотрены особенности деформирования глинистых грунтов при трехосных испытаниях в диапазоне малых деформаций. Установлены существенные различия значений, полученных по результатам измерения полных и локальных деформаций. Показана зависимость деформируемости глинистого грунта от скорости нагружения в диапазоне малых деформаций. Доказано отсутствие пороговой деформации при развитии порового давления при статических испытаниях глинистого грунта

В статье рассматриваются существующие экспериментальные методы оценки динамических свойств дисперсных грунтов, определяется круг решаемых ими задач и формулируется подход автора к разработке, структуре и содержанию первого российского стандарта по лабораторным динамическим испытаниям дисперсных грунтов

Рассмотрена функционально-территориальная характеристика существующих на территории Белоруссии литотехнических систем, свидетельствующая о масштабных техногенных изменениях состояния и свойств геологической составляющей этих систем, выраженных в виде различных инженерно-геологических процессов