Инженерно-геологические работы при разведке торфяных месторождений

Гидрогеологические исследования водоприемников производятся одновременно с исследованиями торфяного месторождения. Исследование грунтов в пойме реки-водоприемника осуществляется путем заложения буровых скважин на всей площади топографической съемки водоприемника.

Необходимость этих работ вызывается тем, что при маршрутных обследованиях, как правило, описываются грунты и грунтовые воды, залегающие выше уреза воды водоприемника, а для проектирования гидротехнических сооружений важно изучить строение грунтов в самом русле и в непосредственной близости от него.

Расстояние между скважинами назначается в 0,5 км. Глубина их устанавливается в зависимости от характера грунтов и гидрогеологических условий. При этом учитывается возможность доведения скважины до слоя водоупорных пород. В случае глубокого залегания водоупорных слоев глубина скважин должна быть, примерно, на 3 м ниже глубины тальвега водоприемника. Обычно на небольших реках скважины закладываются глубиною не менее 5 м и редко — более 10 м.

Обнаруженные в пойме реки обнажения и источники, описанные при гидрогеологической съемке, привязываются к знакам топографической съемки водоприемника.

В результате гидрогеологического исследования буровых работ и лабораторных анализов грунтов должен быть получен материал, дающий гидрогеологическую характеристику реки и речной долины, а также оценку почво-грунтов поймы в отношении устойчивости их в откосах.



При гидрогеологической съемке исследуются все реки, ручьи и озера, расположенные в районе торфяного месторождения, а также грунтовые и подземные воды. Эти исследования ведутся с целью освещения общих гидрогеологических условий района.

При исследовании же открытых водоемов, с целью определения их пригодности в качестве источников водоснабжения, производятся: а) маршрутное гидрогеологическое исследование и б) буровые и шурфовые работы. При производстве этих работ выясняются сохранность воды и режим уровней в водоеме.

Качественная оценка воды производится по данным химического анализа проб, отбираемых из водоемов при производстве полевых работ.

Для выяснения условий сохранения воды в водоеме главное внимание должно быть обращено на характер и строение грунтов и условия водного питания водоемов.

Если дно водоема сложено грунтами, не имеющими трещин, и следов карстовой деятельности не обнаружено, то исследование сводится к определению устойчивости береговых откосов и фильтрационных свойств грунтов.

При наличии в грунтах, слагающих дно водоема, трещин или карста исследования расширяются в части изучения форм и условий распределения трещин и карста и установления влияния их на сохранность воды в водоеме.

Буровые скважины при исследовании открытых водоемов и водотоков располагаются следующим образом: а) по рекам — вдоль русла по одному из берегов, примерно через 0,5 км, а в местах же, где намечается устройство водозабора, задается поперечник по линии водозабора из трех скважин; глубина скважины обычно устанавливается в 5—10 м; б) по озерам — по береговой линии через каждые 0,5 км, кроме того, задается поперечник через озеро по наиболее глубокому его месту. При исследовании озер число скважин должно быть не менее шести, из которых четыре закладываются по берегу и две — в озере, одна из которых — в центре. Если озеро имеет крутые берега, то производится расчистка берегов до уровня грунтовых вод, после чего закладывается скважина. Глубина скважин определяется высотным положением озера и его берегов. Скважина, закладываемая на озере, в наиболее его глубокой части, должна быть углублена на 2—3 м ниже минерального дна озера. Скважина, заложенная на берегу озера, в наиболее высокой его части, должна иметь отметку забоя ту же, что и скважина на озере.

В случае, если дно озера сложено из торфа или покрыто озерными отложениями, то необходимо, чтобы скважина была углублена на 2—3 м в минеральный грунт, залегающий под торфом или озерными отложениями (сапропелями).

В результате исследования водоемов представляется отчет для обоснования выбора источника водоснабжения.



Исследования по трассе водовода состоят главным образом в изучении литологического состава пород, гидрогеологических условий и геотехнических свойств грунтов полосы трасс. Исследования включают маршрутную гидрогеологическую съемку масштаба 1 : 50 000 полосы трассы в 0,2—0,3 км и заложение по ней шурфов или скважин глубиною до 5 м. Обычно они закладываются не чаще, чем через 0,2 км и не реже, чем через 0,5 км.

При пересечении трассой открытых водоемов, рек и оврагов, где могут быть в дальнейшем запроектированы акведуки, скважины задаются по берегам водоема или оврага и в наиболее глубокой части русла реки. Размещение шурфов и скважин на трассе должно производиться так, чтобы ими были охвачены все характерные элементы рельефа и наиболее важные в гидрогеологическом отношении участки.

Камеральная обработка материала состоит из лабораторных исследований грунтов, составления геолого-гидрогеологического разреза по оси трассы и пояснительной записки.



При строительстве торфяных предприятий используются земляные и деревянные плотины с подпором в 1—3 м. Как правило, плотины располагаются на небольших речках и в близком расстоянии от торфяного месторождения.

Цель гидрогеологических изысканий в этом случае состоит в освещении геологического строения и гидрогеологических условий речной долины в месте намечаемого створа плотины, в изучении водопроводимости пород, залегающих под основанием плотины, в берегах реки и в чаше водохранилища. Исследования заключаются в гидрогеологической съемке участка реки на 1,0—1,5 км ниже по течению от намечаемого створа плотины, и на 2,0—3,0 км выше (масштаб съемки 1 : 50000); в разведочных опытных работах на фильтрацию и в лабораторных исследованиях грунтов. По материалам гидрогеологической съемки затем намечаются створ плотины и разведочные работы по створу и в чаше водохранилища.

По створу плотины и по двум параллельным поперечникам, отстоящим от основного в сторону нижнего и верхнего бъефа на 50—100 м, закладываются разведочные скважины. Расстояние между скважинами зависит от ширины и геологического строения долины реки. Оно может изменяться в пределах от 25 до 50 м. Общее количество скважин по створу, а также и по поперечникам в нижнем и верхнем беьфах должно быть не менее трех; одна из них закладывается в тальвеге реки, две по берегам. Если первая пробуренная скважина вскроет водоупорный пласт, то необходимо последующие по створу скважины углубить в водоупор на 2—3 м. Для выяснения характера грунтов в контурах будущего водохранилища бурение скважин и заложение шурфов производят как по оси тальвега реки, так и по берегам, при этом скважины располагают через 80—100 м одна от другой. Более детально исследуются участки, где при съемке выявлены крупнозернистые пески, гравий и галька. В этих местах закладываются шурфы по сетке 10х10 или 15х15 м. В дальнейшем на этих участках ставятся опытные работы по фильтрации. Все разведочные выработки по створу плотины и в чаше водохранилища, а также расчистки и источники, описанные в период гидрогеологической съемки, документируются: составляется по каждой выработке журнал, геологический разрез — колонка, по обнажениям — зарисовка, и все точки наблюдений наносятся на план.

На основании данных гидрогеологической разведки составляются разрезы по створам плотины, продольный разрез по долине реки от нижнего бьефа до крайней точки распространения подпора в верхнем бьефе. Для разрезов принимается масштаб: горизонтальный 1 : 500 или 1 : 200, вертикальный 1 : 100 или 1 : 50. Приводится также геолого-литологическая характеристика пород, выраженность и протяженность отдельных литологических горизонтов на участке сооружения плотины и в чаше водохранилища. Для выявления взаимосвязи грунтовых вод речной долины с водами реки производятся единовременные замеры уровня воды в реке, колодцах, шурфах и скважинах.

Изучение фильтрационных свойств грунтов основания плотины и в чаше водохранилища производится в полевых условиях для крупнообломочных или трещиноватых пород и в лаборатории — для песчано-супесчаных и суглинисто-глинистых грунтов, причем суглинки и глины изучаются в монолитах, пески и супеси — в трубке Каменского.

На мелких реках с подпором воды в 1—3 м земляные плотины могут сооружаться из всякого грунта, но более желательны суглинки. Глина, отличаясь водонепроницаемостью, имеет в то же время значительное количество отрицательных свойств: она при высыхании дает трещины, расползается при намокании и увеличивается в объеме при замерзании. Песок и супесь водопроницаемы и обладают малой связанностью частиц.

Детальное исследование грунтов будущих карьеров заключается в топографической съемке местности и разведке их шурфами через -50—100 м, на глубине 2—3 м.



При выборе площадки под поселковое строительство для обоснования проектного задания закладывается 4—5 шурфов на 20—30 га, а в процессе детальных исследований площадка разведывается скважинами. Расстояние между скважинами определяется геологическими и гидрогеологическими условиями местности, но обычно скважины закладываются через 100—200 м.

Дополнительное бурение скважин производится лишь на участках площадки, где намечается строительство ответственных сооружений, при этом скважины задаются по углам и в центре контура, где намечено сооружение.

Глубина скважин зависит от характера грунтов площадки, а также характера сооружений. При однообразных грунтах можно ограничиться глубиною скважин 7—8 м. Если же коренные породы перекрыты толщей наносов незначительной мощности 3—5 м, то следует скважины довести до коренных пород. При бурении применяются буровые комплекты 89/79 мм и, как исключение 60/50 мм.

В результате разведочных работ составляются разрезы скважин, шурфов и разрезы по разведочным линиям. На разрезах, на всех контактах смены породы, указываются абсолютные или относительные отметки и наносится линия рекомендуемого заложения фундамента сооружения.

Изучение грунтовых вод производится при бурении скважин и проходке шурфов, при этом выясняются глубины залегания, литологический и механический состав водоносных пород, отмечается глубина залегания и характер водоупорных пород, глубина и отметка появившегося и установившегося горизонта воды.. Если водоносный горизонт имеет водонепроницаемую кровлю выясняется характер кровли, ее мощность, литологическая характеристика. Для выяснения агрессивности обнаруженных грунтовых вод по отношению к бетону или металлу производится химический анализ воды.

Из технических свойств грунтов на строительных площадках обычно определяется: естественная влажность, пластичность при наличии глин или суглинков), объемный вес, механический состав и в некоторых случаях коэффициент фильтрации.

Образцы для исследований отбираются в скважинах и шурфах с глубины заложения фундаментов и далее по сменяемости пород. В шурфах отбираются монолиты размером 20х30х40 см.

Главной задачей изысканий на строительной площадке является определение допускаемого напряжения на грунт под фундаментами проектируемых сооружений. Оно может быть определено на основании полученных характеристик грунта, по расчетным формулам, методом пробных нагрузок или же по табличным данным.

При исследовании строительной площадки выясняются также и вопросы технического и питьевого водоснабжения будущего поселка. Оно может основываться на артезианских, грунтовых и поверхностных водах. Для выяснения наиболее рационального способа водоснабжения следует собрать материал по водным ресурсам района исследования. Если для водоснабжения поселка целесообразно использовать артезианские воды, необходимо дать ориентировочную глубину артезианской скважины, возможный дебит и химическую характеристику воды (по аналогии с существующими скважинами). Когда водоснабжение может быть осуществлено за счет грунтовых вод, участок, откуда намечается водозабор грунтовых вод, детально исследуется. При этом бурением выясняется мощность водоносных пород и производятся длительные откачки для выяснения дебита водоносного горизонта. При водоснабжении поселка за счет поверхностных водоемов (реки, озера) определяется расход воды в реках (устанавливается водопост на период в течение не менее одного гидрологического года), а на озерах определяются статические уровни воды и отбираются пробы воды для бактериологического и химического анализов.

Если на территории поселка намечается канализационная сеть, необходимо в процессе исследования наметить участок для полей фильтрации (поля орошения) и трассу сброса канализационных вод от поселка к полям. Намеченный под поля участок исследуется шурфами (3—5 шурфов) глубиною 2—3 м. При шурфовании отбираются образцы грунтов для определения коэффициента фильтрации (1—2 определения). Трасса сброса разведуется скважинами, задаваемыми через 250 м глубиною до 5 м.