1

М. А. СОЛОДУХИН
И. а АРХАНГЕЛЬСКИЙ
4 \ <1*' Д ’7.’ ' * ♦'	’ ", . *,*

I
техника-
геолога
по инженерно -
геологическим


I
геологическим
работам

га
<1
I
 г
I 1
М.А.СОЛОДУХИН
И. R. АРХАНГЕЛЬСКИЙ
спшвочник
техника -
геолога
по инженерно -
геологическим
и гидро-
геологическим
работам
МОСКВА’’НЕДРА" 1982
УДК 1624.Bl. 1	550.31(031)
Солодухин М. А.. Архангельский И. В Справочник тсхкикл-гс-олога по
ииженерно*геологическим н гидрогеологическим работам — Vi: Недра.
1982. — 28* с
Приведены сведения, необходимые технику*геологу при пронзвод-
с гое полевых и камеральных работ, набор таблиц н графиков, предназна-
ченных для использования без промежуточных вычислений; данные
по проектированию оснований и фундаментов. Материалы по бурению
скввжнн даны в объеме, догт.-точном для качественного и эффективного
использования результатов бурения в ил <.енерио*геологпческнх целях.
Для техников*геологов М< жст быть полезным для широкого круга
специалистов, занятых на инженерно-геологических изысканиях, а также
для учащихся и студентов геологоразведочных техникумов и ьузов.
Табл. 223. ил 28. список лит. — 48 н зв.
Рецензент: д-р геол,-минер, наук А1. В. Чуринов (ВСЕГИНГЕО)
Л1ихаил Абрамович Солодухин
Игорь Всеволодович Архангельский
Справочник техника-геолога по инженерно-геологическим
и гидрогеологическим работам
Редактор издательства И. И. Мартьянов
Переплет художника Т. Н. Погорелова
Художественный редактор В. В. Шутько
Технический редактор А. В. Трофимов
Корректор Г Г. Бол’•моей
И Б .4 4139
СДано в набор 21.11.81. Подписано в печать 18.05.82. Т-10.47. Формат 60Х90*/и.
Бумага типографская. № 2. Гарнитура «Литературная^. Печать высокая.
Усл.’печ. л. 18.0. Усл. кр.-отт. 18.0. Уч.-изд. л. 22,60. Тираж 22 000 экэ.
Заказ 1/8229-2. Цепа 1 р. 60 к.
Ордена «Знак Почета> издательство «Недра», 103633. Москва. К-12,
Третьяковский проезд. 1/19
Ленинградская типография А 8 ордена Трудового Красного Знтмсни
Чснниградского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой
Союзполнграфпрома при Государственном комитете СССР
по делам ыздатсльстт. полиграфии н книжной торговли.
193144. г. Ленинград, ул. Моисеенко, 10.
320200000U—211 . ,
........—	12—82
043(01J-82
& Издательство «Недра», 1982
ПРЕДИСЛОВИЕ
В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР
на 1981—1985 годы и на период до 1990 года» сказано о необходимости по-
вышения эффективности общественного производства. Эта задача стоит и
в области инженерно-геологических работ. Повышение эффективности и ка-
чества инженерно-геологических работ во многом зависит от квалификации
инженерно-технического персонала, занятого на инженерных взысканиях. В по.
следнее время неуклонно повышается роль техника-геолога, который является
первым помощником инженера-геолога и призван самостоятельно выполнять
многие элементы полевых и лабораторных работ.
Тех нику-геологу необходимо знать и уметь применять на практике много-
численные приемы работ, связанные с общими геологическими вопросами по
определению горных пород и условий их залегания, по технологии проходки
горно-буровых выработок, а также специфические методы полевых и лаборатор-
ных определений состава и физико-механических свойств горных пород Кроме
того, техник-геолог привлекается и к камеральным работам по построению геолого-
литологических разрезов, карт, к обработке результатов исследований и составле-
нию отчетов.
Особенность работы техника-геолога заключается в ряде основных моментов:
— техник-геолог находится в постоянном и непосредственном контакте
с объектом исследований;
—	технический руководитель работ, особенно при значительной разбросан*
«ости участков исследований, не всегда может окааать технику-геологу своевре-
менную помощь в сложных ситуациях;
—	во время полевых робот отсутствует возможность широкого доступа
к научно-технической литературе, к справочным пособиям и нормативным доку-
ментам;
—	имеющаяся в настоящее время справочная литература по инженерной
геологии ориентируется в основном на инженеров и научных работников [36. 38,
39, 40 и др. 1, а более ранние издания, рассчитанные на техников-геологов, уста-
рели или стали библиографической редкостью [37]. Определенную помощь тех-
нику-геологу оказывают различные ведомственные методические указания, реко-
мендации и т. д., однако эти документы не содержат, как правило, полного ком-
плекса необходимых сведений
I’	3
Поэтому авторы поставили своей задачей создание спраьочника. позволяю
щего технику-геологу легко найти ответы на проблемы» возникающие в практи-
ческой работе
Большое внимание в настоящем справочнике уделяется вопросам правильной
терминологии, обеспечивающей однозначное понимание описаний при полевых и
камеральных работах.
Показатели физико-механических свойств пород собраны и обобщены по
различным опубликованным и фондовым материалам, в которых наименования
пород приводятся, как правило, схематично, без строгого соблюдения существую-
щих классификаций Однако эти материалы могут быть успешно использованы по
методу аналогии в практической работе. Поэтому наименования пород в таблицах
даются по выделенным разновидностям, а в случае отсутствия описания породы
она именуется как «неклассифицированная!.
В приводимых материалах изменены наименования н единицы измерений
в соответствии с СИ.
Гл. 1—VI и IX составлены М. А. Солодухиным, гл. VII—VIII — II. В Ар-
хангельским.
Авторы благодарят Г. И Потапова, Т К. Бордашеву, В Б. Городинского.
В. Ф. Нефедову и других товарищей по работе За помощь в подготовке справоч-
ника. а также приносят благодарность профессору М В. Чурикову за замечания,
сделанные при подготовке рукописи.
Глава 1
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Геология. Геология — это наука о Земле, изучающая сс состав, строение
и историю, закономерности и процессы формирования земной коры, слагающих се
горных пород и их взаимные соотношения, а также влияние человека на горные
породы и геологических условий на его инженерную деятельность.
Геологические отрасли. Геология расчленяется на отдельные
отрасли, тесно связанные между собой.
Инженерная геологи я — отрасль геологии, изучающая геологические условия
строительства и эксплуатации инженерных сооружений, хозяйственного исполь-
зования территорий и разрабатывающая методы прогноза взаимодействия инже-
нерных сооружений с геологической средой с учетом охраны последней
Минералогия — наука, изучающая во взаимной связи состав и ‘}юрму мине-
ралов.
Петрографа я, петрология, литологи я — науки о горных породах, изучающие
строение, состав, закономерности образования, формы залегания и распростра-
ненность горных пород
Динамическая геология — наука, изучающая процессы, протекающие на
поверхности и внутри Земли.
Геоморфология— наука об образовании и развитии форм рельефа. Г*
Гидрогеология — наука о происхождении, физических и химических свой-
ствах, движении и условиях залегания подземных вод
Геофизика — наука о физических процессах и связанных с ними явлениях,
проходящих в земной коре.
Разделы инженерной геологии. Инженерная геология вклю-
чает следующие основные дисциплины;
—	грунтоведение, изучающее состав, строение и физико-механические свой-
ства пород;
—	динамическую геологию, изучающую геологические процессы как естествен-
ные, так н вызванные строительством сооружений;
—	региональную инженерную геологию, изучающую инженерно-геологические
условия отдельных районов;
—	специальную инженерную геологию, изучающую особенности строительства
различных зданий и сооружений (гражданских, промышленных, сельскохозяй-
ственных, дорожных, гидротехнических, подземных и др.) в различных геологи-
ческих условиях, возможные последствия строительства на активизацию отрица-
тельных физнко-геологнческих процессов и явлений и разрабатывающую меро-
приятия по охране окружающей геологической среды.
Инженерная геология использует также и технические методы исследо-
ваний.
Из технических методов наиболее тесно связана с инженерной геологией
«Механика грунтов», которая является разделом «Строительной механики».
Механика грунтов — научная дисциплина, изучающая напряжения, деформации,
условия прочности и устойчивости грунтов, изменения их состояния и свойств под
влиянием внешних, главным образом, механических воздействий.
В табл. ! приведена схема использования в инженерной геологии отдельных
наук, научных отраслей и разделов
Рель сф Техник-геолог привлекается к описаниям рельефа при инженерно-
геологической рекогносцировке, съемке. я в некоторых случаях и при изысканиях
под отдельные объекты строительства Умение описать рельефе применением пра-
вильной однозначной терминологии необходимо также для решения вопросив,
связанных с организацией работ (транспортировка оборудования, расположение
5
Таблица I
Использование различных наук, научных отраслей и разделов
в инженерной геологии
Науки, отрасли, разделы	Использован на в инженерией геология
Минералогия Петрография Почвоведение	Строение, состав, структура и текстура пород
Грунтоведение	Состав, строение, состояние н свойства пород
Геоморфология	Образование и развитие форм рельефа и связанные с рельефом условия залегания слоев пород
Динамическая геология Инженерная геодинамика Геотектоника	Геологические процессы, влияющие на строительство и вызванные строительством
Г ндрогеология	Условия залегания, динамика и химиче- ски Г| состав подземных вод
Геофизика	Физические процессы и физические свой- ства пород
Механика грунтов Механика горных пород	Изменение свойств пород под влиянием механических воздействий
Химия Геохимия	Химический состав пород и вод н влияние химического состава среды на искусственные сооружения
Математика	Математические методы для решения при- кладных задач
маршрутов н точек горно-буровых выработок, определение категории сложности
местности я т. д.).
Основой для описания рельефа является топографическая карта и личный
осмотр местности.
Порядок описания рельефа. Общее наименование рельефа
местности и морфографических категорий приводится в соответствии с табл. 2.
Колебания высот принимаются по топографическим картам или планам. Далее
описывается рельеф водосбора, для чего используется угол наклона его поверх-
ности. Угол наклона склонов вычисляется по топографическим картам и планам,
а в отдельных случаях и измерениями на местности. Особое внимание обращается
на описание долин рек. При этом указываются форма (U-образиая, асимметричная
и др.), размеры долины, русла, ко’ренных берегов и т. д.
Морфометрические категории (количественные оценки) приводятся по абсо-
лютной высоте рельефа н относительной высоте основных элементов (расчленение
рельефа).
fl
Таблица 2
Схема классификации рельефа суши (по А. И. Спиридонову, с добавлениями)
рельеф	Коле- бание высот, ы	^орфографические категории	Морфометрические ките» ори и			
			по абсолютной высоте, м	по относительной высоте (гл)бмна рас- членения рельефа), м	расчлененность (по удаленкости видор । «делил от ближайших базисов дснудацям). м	по углам склонов. градус
Равнинный	<10	Плоский	Низкий, 0—200	Очень мелкий.	Очень слабая, >2000	Очень пологий, 0—1
		Равнинный	Возвышенный, 200—500	Мелкий, 1—2.5		Среднспологий, 1-2
		Волнисты и		Средний, 2.5—5,0	Слабая. >1000—2000	Пологопокаты и. 2-6
		Бугристый	Нагорный:	Крупный, 5,0—7.5	Средняя, 500—1000	Покатый, G—8
		Гривастый	низкий, 500— 750	Очень крупный. 7,5—10		Крутопокатыи, ’Я-10
		Западиннын	средневысотный, 750—1000			Умеренно крутой, 10 -15
Холми- стый	10-100	Волнистый	высокий, 1000— 2500	Мелкий, 10—25	Умеренная, 100 -500	Среднекрутой, 15—30
		Холмистый		Средний, 25—50	('ильная, 50-100	Крутой, 30 45
00
Рельеф	Коле- бание высот, м	^орфографические категории	
			по абсолютной высоте, м
Холми- стый	10—100	Увалистый Западинный Балочный Долинный	очень высокий, > 2500
Горный	>100	Предгорный Горнохребтовый Горпоостровной Островершинный	Низкий, < 200 Возвышенный, 200—500 Средневысотный, 500—1000 Умеренно высо- кий, 1000—2500 Высокий, 2500— 5000 Высочайший, >5000
Продолжение табл. 2
Морфометрические категории
по относительной высоте (глубина рас- членения рельефа), м	расчлененность (по удаленности водоразделов от ближайших базисов денудации), м	по углам склонов, градус
Крупный, 50—75 Очень крупный, 75—100	Очень сильная. <50	Очень крутой. 45—60 Отвесный, > 60
Мелкий, 100—250
Средний, 250—500
Крупный, 500—
750
Очень крупный,
>750
Геохронологическая шкала
Таблица 3
Эра (группа)	Ин- декс	Пернот (система)	Ин- Дек 	Эпоха (отдел)	Ин- декс	Окраска на картах
Кайно-	KZ	Четвер- тичный	Q	Современная Поздняя Средняя Ранняя	Q1 Qa Qs Ql	Белый Голубовато- серый Светло-серый Пепельно- серый
зойская		Неогено- вый	N	Плиоценовая Миоценовая	N., n;	Лимонно- желтый
		Палео- геновый	₽	Олигоценовая Эоненовая Палеоценовая	P3 p2 Pi	Оранжево- желтый
		Меловой	К	Поздняя Ранняя	Ki K,	Зеленый
Мезо- зойская	MZ	Юрский	J	Поздняя Средняя Ранняя	^8 J2 Jl	Синий
		Триасовый	т	Поздняя Средняя Ранняя	T3 T, Ac T1	Фиолетовый
		Пермский	р	Поздняя Ранняя	P‘2 Pl	Оранжево- коричневый
		Каменно- угольный		Поздняя Средняя Ранняя	C« c2 Cl	Серый
Палео-	PZ	Девонский	D	Поздняя Средняя Ранняя	D3 D., d;	Коричневый
зойская		Силурий- ский	S	Поздняя Ранняя	sa Si	Светло- зеленый
		Ордовик- ский	О	Поздняя Средняя Ранняя	ppp	Оливковый
		Кембрий- ский	€	Поздняя Средняя Ранняя	€ 3 € 2 € 1	Голубовато- зеленый

9
Продолжение табл. 3
Эра (тру ппа)	Ин- декс	Период (система)	Ин- декс	Эпоха (отдел)	Ин- декс	Окраска на картах
Протеро- зойская	PR	Рифеи, синей, поздний докембрий				Розовый
Архейская	\R	Докембрий- скин I, II Катар- хейский				Сиренево- розовы н
По возможности определяется генетический тип рельефа с указанием денуда-
ционного (разрушительного) или аккумуляционного (накопительного) характера
генезиса: морской, озерный» ледниковый; водно-ледниковый, озерно-ледниковый,
золовый, вулканический, искусственный и т. д.
Па слож! ых участках, а также в местах нарушения рельефа искусственными
сооружениями или там, где рельеф осложнен физико-геологическими явлениями,
делаются зарисовки с указаниями размеров элементов рельефа. Все описания и
зарисовки привязываются к пикетам маршрутов.
[ е о \ р о н о л о г и ч е с к и е и стратиграфические схемы.
В подготовительный и камеральный периоды технику-геологу приходится делать
различные выписки из материалов геологической изученности района исследова-
ний, работать с геологическими картами.
Иногда технику-геологу поручается сопровождать описания обнажении и по-
род геохронологической и стратиграфической индексацией на полевых докумен-
тах. В сомнительных случаях следует рядом с индексом поставить знак вопроса.
В табл. 3 представлена простейшая геохронологическая шкала.
При исследованиях четвертичных отложений используются стратиграфи-
ческие схемы, которые, как правило, имеют местный, региональный характер.
В табл. 4 приведена наиболее распространенная стратиграфическая схема
четвертичных отложении европейской части СССР.
Необходимо различать подразделения геохронологические, т. е. по времени,
и стратиграфические, т. е. по возрасту.
Геохронологические категории: эра, период, эпоха, пек. Им соответствуют
стратиграфические подразделения: группа, система, отдел, ярус. Соответствующие
геохронологические и стратиграфические индексы совпадают.
Геологические карты и разрез ы. Квалифицированный
техник-геолог должен у меть быстро и правильно ориентироваться в геологических
каргах п разрезах.
Геологической картой называют такую карту, на которой показаны породы,
залегающие под четвертичг ыми отложениями, т. е. коренные породы. Отдельно
составляют специальные карты, в том числе карты четвертичных отложений,
петрографические, литологические, геоморфологические, гидрогеологические и
другие карты. Обычно для инженерно-геологических целей используются средне-
масштабные (1 : 100 000—1 : 200 000), крупномасштабные (1 : 50 000—1 : 25 000)
и детальные (1:10 000 и крупнее) карты.
На картах цветом показываются геохронологические и стратиграфические
подразделения, причем более древние подразделения имеют более темные тона
соответствующего цвета. Например отложения нижнего отдела пермской системы
будут окрашены темным оранжево-коричневым цветом, а отложения верхнего
отдела — более светлым тоном.
Для магматических пород на картах тоже существует определенная окраска
(табл. 5) Кроме того» на картах и разрезах ставятся индексы, указывающие на
10
Таблица 4
Стратиграфическая схема четвертичных отложений
европейской части СССР
Основные подразделения	Надгоризонты	Горизонты
Современные отложения (голоцен) Qiv		Поел ел едн и новый
Верхнечетвертичные отло- жения (верхний плейсто- цен) Qhi	Валдайский vl	Осташковский os (леднико- вый) Молого-Шекснинский tnls Калининский kl
		Микулннский mk
Среднечетверт ичные отло- жения (средний плейсто- цен) Q|j	Среднерусский sr	Московский tns Одинцовский 0(1 Днепровский dn
		Лихвинский /
Нижнечетвертичные отло- жения (нижний пл ейстоцен) Qi	Белорусский (?)	Окский ok Беловежский (?) Ы Наревский (?) Вильнюсский (?)
возраст п состав магматических пород. Например, граниты нижнекаменноуголь-
ной системы среднего подъяруса турнейского яруса будут обозначены:
индекс системы-*-) ।-^индекс яруса
индекс породы*-t2-^индекс подъяруса
индекс отдела*-
Для обозначения генезиса осадочных пород применяются строчные латинские
буквы, которые ставятся перед обозначением системы. Например: gl-Qu—
моренные среднечетвертичные отложения.
Наиболее распространенные обозначения, применяемые на картах и разрезах
четвертичных отложении, приведены в табл. 6.
Если объединяются два соседних стратиграфических подразделения, приме-
няется знак «4-». Например, «J + К» означает совместное рассмотрение отложе-
ний юрского и мелового периодов. Если объединяются части систем, ставится
знак «—». Например, «Р3—N» означает, что рассматриваются породы, которые по
возрасту датируются как верхний палеоген — неоген, причем на первом месте
всегда указывается индекс наиболее древнего подразделения.
Геологические разрезы ориентируются обычно с запада на восток (слева
направо). Если необходимо построить разрез меридиональной ориентации, то за
его начало принимается нижняя (южная) точка.
Работа техника-геолог а Техник-геолог на инженерно-геологи-
ческих работах является помощником инженера-геолога и ведет самостоятельную
работу как в полевой, так и в камеральный периоды производства инженерных
изысканий.
11
Таблица 5
Обозначения магматических (изверженных) пород
Условия образования	Состав	Породы	Ин- декс	Цвет на картах
Интрузивные (глубинные)	Кислые Средние Основные Ультра- основные	Нерасчлененные Граниты Нерасчлененные Сиениты Диориты Нефелиновые сиениты Г аббро Нерасчлененные Пироксениты 11еридотиты Дуниты	г т N 1 6 V а а 0	Красный Темно- мал и новы!! Темно-зеленый Фиолетовый
Эффузивные (излившиеся)	Кислые Средние Основные	Липариты Кварцевые порфиры Трахиты Андезиты Порфириты Базальты Диабазы •	К т £ Г	Красный Зеленый Зеленый
Примечали е. Обозначение магматических пород ставится в строку впереди
стратиграфического индекса: у AR, б PR и т. д.
Специфической особенностью работы техника-геолога является необходимость
качественного ведения полевой и камеральной документации с целью однознач-
ного понимания описаний горных пород, их состава, состояния и свойств, а также
фиксирования всех других элементов природных и искусственных условий, позво-
ляющих инженеру-геологу правильно оценить инженерно-геологические условия
строительства.
В отличие от обычного геологического описания пород, техник-геолог,
занятый на инженерно-геологических работах, должен отчетливо понимать
необходимость решения конечной задачи, вытекающей из особенностей проектиро-
вания тех или иных инженерных сооружении. Эта задача для него сводится к веде-
нию документации применительно к действующим инженерно-геологическим
классификациям.
Обычно техники-геологи заняты на следующих работах:
u—в полевой период — описание горных пород, их состава, состояния и
свойств по горно-буровым выработкам, естественным и искусственным обна-
жениям;
— в камеральный период — составление колонок, разрезов, обработка ре-
зультатов исследований свойств пород и т. д.
Очень часто техники-геологи привлекаются для производства опытных
полевых, геофизических, лабораторных н других работ.
В табл. 7 приведены основные направления работы техника-геолога.
Правила ведения п о л ев о й до к у м е нт а ц и и. Специальные
правила ведения полевой документации обусловлены: практической невозмож-
ностью улучшить полевую документацию при камеральных работах; стремлением
исключить разночтения одних и тех же признаков; влиянием погодных условий
12
Таблица 6
Обозначения генетических типов пород четвертичных отложений
Генетический тип	Разновидности (фации)	Ин- декс
Элювиальный	Обломочный элювий Кора выветривания Погребенные и современные поч- вы	е
Элювиально-делювиальный	Смещенный щебень Смещенные почвы	cd
Делювиальный	•	d
Колл ювиал ьн ый (дел юви й гор - пых склонов)	Оползневые массы Осыпные массы Обвальные массы	С
Солифлюкционный	Оплывные образования Нагорные террасы Натечные формы Курумы	S
Аллювиальный	Русловые отложения Пойменные отложения Старичные отложения Дельтовые отложения •	а -
Аллювиально-делювиальный		ad
Озерный	Пляжные отложения Прибрежные отложения Донные отложения	1
Аллювиально-озерный (озерно- аллювиальный) Болотный (биогенный) Озерно-болотный	• -	al (М Р IP
/Морской	Отложения литоральной зоны Отложения сублиторальной зоны Отложения элиторальной зоны	tn
Аллювиально-морской		am
13
Продолжение табл. 6
Генетический тип	Разновидности (фракции)	Ин- декс
Эоловые	Барханные пески Дюнные пески Вулканический пепел	ео
Химический (хемогениый)	Отложения соляных озер Отложения солончаков Отложения минеральных источ- ников Отложения карстовых^полостей	ch
Ледниковый (моренный) । •	Основные (донные) морены Краевые (конечные) морены Поверхностные (срединные, бо- ковые; береговые)	g
Водно-ледниковый (флювиогля- циальный)	Отложения озов Зандровые отложения	fg
Озер но-ледни ковый	Ленточные отложения Камовые отложения	lg
Ледниково-морской	Морские донные морены Айсберговые морены	Im
Техногенный	 	t
на качество записи и сохранности документации и, главное, высокой стоимостью
полевых работ, результаты которых фиксируются только в полевых документах.
Правила ведения полевой документации сводятся к следующему:
—	все полевые документы (буровые, коллекторские журналы, журналы про-
изводства наблюдений и т. п.) должны иметь четкий адрес — наименование орга-
низации, экспедиции, партии, отряда; наименование объекта исследований; номер
горно-буровой выработки, точки производства опытных работ, пикета на маршруте
и т. д.;
—	записи должны вестись в определенной последовательности, четко и ясно,
без сокращения слов. Цифры пишутся стилизованным шрифтом. Допущенные при
описаниях ошибки и описки исправляются зачеркиванием и правильным описа-
нием. Подтертости и исправления «цифра по цифре» не допускаются;
—	записи ведутся простым мягким карандашом или шариковой ручкой.
Применение химического карандаша и чернил не допускается;
—	полевая документация должна быть первичной, т. е. вестись непосред-
ственно в поле. Переписка ради достижения «чистоты» документа не допу-
скается;
—	все исправления в полевой документации, проводимые должностным
лицом, должны быть сделаны как дополнительные, заменяющие первоначальную
запись, и подписаны этим лицом;
—	все полевые документы должны содержать дату ведения на каждый день
записи и быть подписаны как документатором, так и соответствующими должност-
ными лицами.
14
Таблица 7
Основные направления работы техника-геолога
Вид работы
Характер выполняемой работы
Примечания
Полевые
работы
Рекогносциров-
ка участка
Инженерно-гео-
логическая съемка
Инженерно-гео-
логическая раз-
ведка
Описание условий проходимости,
рельефа, растительности и т. д.
Описание искусственных и естест-
венных обнажений по намеченным про-
граммой маршрутам, описание физико-
геологических явлений
Описание горных пород, отбор мо-
нолитов и проб воды, контроль за ве-
дением буровых и горно-проходческих
журналов
Тарирование, поверка приборов и
инструментов, проведение опытов, ве-
дение записей по приборам при про-
изводстве опытных полевых работ
Самостоятельно
Под руковод-
ством инженера-
геолога
Самостоятельно
Желательна
специализация
К а м е р ал ь п ы е
работы
Подготовитель-
ный период
Составление от-
чета
‘Участие в разработке программ, сбор
исходных материалов, составление таб-
лиц, выписок и т. д.
Составление колонок, профилей,
карт, графиков, ведомостей физико-
механических свойств пород и т. д.
Участие в составлении отчета
Под руковод-
ством инженера-
геолога
То же, иногда
требуется специа-
лизация
Принципы полевого описания горных пород. Много-
образие горных пород, их состава и свойств представляет известные трудности при
полевом определении и описании пород.
При визуальном рассмотрении породы в поле техник-геолог получает самую
разнообразную информацию о ее минеральном составе, структуре, текстуре, проч-
ности, трещиноватости, влажности и т. д. О многом говорят цвет породы, ее запах,
внешний облик.
В гл. II рассматриваются определенные приемы описания и классификации
горных пород, в настоящей главе приводятся только общие принципы описаний.
Структуру и текстуру пород описывают визуально (невооруженным глазом и
под лупой). Используются свежие сколы по спайности и по излому.
Структура характеризуется формой, размерами и относительным количе-
ственным содержанием основных компонентов. Основные типы структур при-
ведены в табл. 8.
Текстура — это совокупность признаков строения породы, обусловленная
относительным расположением и распределением составных частей породы в про-
странстве. Основные типы текстур приведены в табл. 9.
1Для правильного описания рыхлых и сцементированных крупнообломочных
пород в поле целесообразно иметь специальные палетки и приспособления, позво-
ляющие более правильно определять отдельные элементы описаний.
Окатанность обломков^может оцениваться сравнением с эталонным набором
шкалы окатанности, приведенной на рис. 1.
15

Таблица 8
Типы структур горных пород
Магматические
Осадочи ые
По кристаллизации
По размерам
кристаллов, мм
Обломочные
(размеры зерен, мм)
Глинистые
(толщина, мм)
Карбонатные
(размеры зерен, мм)
Метамор-
фические
По степени кри-
сталлизованное™:
полустекловатая
стекловатая
равномериозерни-
стая
По относительным
размерам кристаллов:
порфировая
порфировидная
По простиранию
минералов:
пегматитовая
мирмекитовая
Гигантозернистая
10
Крупнозернистая
Среднезернистая
5—2
Мелкозернистая
2—0,2
Тонкозернистая
<0,2
Афанитовая (неви-
димая невооружен-
ным глазом)
Псефитовая (гру-
бообломочная) >2
Псаммитовая (пес-
чаная) 2—0,05
Алевритовая (пы-
леватая) 0,05—0,001
Пелитовая (глини-
стая) <0,001
Глыбовая
Комковатая
Ореховидная
Слоистая
Столбчатая
Плитчатая (1—2)
Сланцеватая (0,3—
0,5)
Листоватая (0,1 —
0,3)
Чешуйчатая
00,1)
Ленточная
Макропористая
Обломочная
Органогенная
Зернистая:
крупная >0,5
средняя 0,25—0,5
мелкая 0,01—0,25
Микрозернистая
(невидимая невоору-
женным глазом)
Оолитовая
Грано-
бластовая
Рогови-
ковая
Зубчатая
Милони-
товая
Волокни-
стая
Таблица 9
Текстуры горных пород
Осадочные
Магматические
Метаморфические
Сцементированные
Глинистые
Карбонатные
Массивная
Флюидальиая
Сланцеватая (лен-
точная)
11узыриетая
Беспорядочная
Слоистая:
тонкослоистая (2—10 см)
листоватослоистая (0,2—
2 см)
Микрослоистая «0.2 см)
Глыбовая
Комковатая
Ореховидная
Слоистая
Столбчатая
Плитчата я
Сланцеватая
Листоватая
Чешуйчатая
Массивная
Массивная (беспорядочная)	Очковая
Плотная	Гнейсовидная
Слоистая (сланцеватая)	Сланцеватая
Крупнопористая (размеры пор >5 .мм)	Плойчатая
Мелкопористая (размеры
пор <5 мм)
Кавернозная
Пятнистая
Беспорядочная


Рис. 1. Шкала для определения окатан-
ности обломков:
О, 1, 2, 3, 4 — баллы окатанностн (по Л. Б. Ру-
хину, 1961 г.)
2
1
Рис. 2. Палетки для определения содержания крупных вклю-
чений:
1 - 10 %: 2 - 20 %: 3-30 %; 4-50 %

Очень важно правильно определить количество обломочных включений
в заполнителе или цементе. Сложность заключается в том, что все классификации
основаны на соотношении массы обломков и массы воздушно-сухой породы.
В поле же визуально оценивается отношение площади, занимаемой обломками,
к площади видимой части образца породы или объем обломков в общем объеме
описываемого образца. При этом не учитывается, что масса обломков обычно экви-
валентна их плотности, а масса воздушно-сухой породы зависит как от состава
(т. е. плотности), так и от пористости заполнителя или цемента. На рис. 2 приве-
дены палетки, позволяющие оценить содержание крупных включений с учетом их
распределения по массе.
Размеры валунов, гальки, гравия и т. д. можно легко устанавливать при
помощи шаблонов, рамок из проволоки и т. п., причем размеры шаблонов должны
соответствовать границам фракций.
Специальные манипуляции позволяют достаточно четко классифицировать
в поле глинистые породы. С этой целью свежие образцы режут ножом, скатывают
в шнур, кольцо, шарик, растирают породу на ладони, легко встряхивают и т. д.
В табл. Юсведены основные признаки визуального определения глинистых пород.
Очень важно дать хорошее полевое описание состояния пород по консистенции.
Некоторые рекомендации по определению консистенции сведены в табл. 11.
Для определения наименования карбонатных пород или для фиксации
присутствия в породе карбонатов используют растворы соляной кислоты или
хлористого железа (табл. 12).
Степень цементации породы, выветрелость обломков, крепость породы могут
быть оценены по сопротивлению ударам молотка, разламыванию руками, харак-
теру излома (табл. 13).
Запах породы помогает выявить ее сульфатность, наличие разлагающихся
органических включений. Так, глины текучей консистенции часто отличаются от
илов по затхлому запаху последних.
В полевых условиях могут быть получены и такие приближенные оценки
свойств пород, как размокаемость, растворяемость, липкость и др.
Особое внимание следует обращать на поведение пород при бурении скважин.
Иногда в сложных случаях эта информация может оказаться решающей.
Опытные техник-геолог и буровой мастер по изменению звука бурового нако-
нечника фиксируют смену пород; по вибрации бурового снаряда, поглощению
промывочной жидкости и т. п. отмечают трещиноватость массива пород; по ско-
рости бурения и обсадке трубами определяют плотность сложения песчаных и
консистенцию глинистых пород; по характеру и величине «пробки» выделяют
плывуны и т. д. Некоторые рекомендации по определению пород при бурении
приведены в табл. 14.
Визуальные методы описаний, проведенные на высоком профессиональном
уровне, являются основой качества инженерно-геологических работ в целом.
С целью стандартизации описаний рекомендуется анкетная схема, преду-
сматривающая определенную последовательность этого процесса. Такая строгая
последовательность при описании исключает возможные пропуски важных дета-
лей, позволяет легко корректировать записи контрольным просмотром образцов
техническим руководителем и предполагает окончательное описание пород по
результатам лабораторных и полевых исследований.	|
Анкетная схема не исключает инициативы техника-геолога, которая сохраня-
ется в возможности описания дополнительных сведений после того, когда все
обязательные элементы описания будут исчерпаны. В табл. 15 приведена общая
схема описания пород, в гл. 11 даются частные схемы для наиболее распространен-
ных групп пород, вытекающие из общей схемы.
Единицы измерения. При ведении записей по приборам или по
любым другим измерительным устройствам, а также при вычислениях необходимо
применять действующие единицы физических величин и уметь переходить от
одних единиц к другим.
В настоящее время осуществляется переход к Международной системе
единиц (СИ).
Соотношения единиц по старым системам и системе СИ приведены
в табл. 16.
19
Таблица 10
Визуальные признаки определения номенклатуры глинистых пород
Порода	Характер поверхности при срезе ножом	Ощущение при растирании породы на ладони	Предельный диаметр скатывания в шнур, мм	Скатывание в кольцо	Свойства при увлаж- нении	Сопротивление разламыванию руками в сухом состоянии
Г.1ИНЫ	Б л ест я щ а я гл ад ка я, иногда полированная поверхность с отдель- ными бороздами	Тонкая одно- родная жирная масса	<1	Скатываются	Высоко- пластичные	Не разламы- ваются
Суглинки •	Матовая или шерохо- ватая относительно ров- ная поверхность	Неоднородная масса	1—3	Скатываются с трудом при оп- ределенном ув- лажнении	Пластичные	Разламываются с трудом
Супеси *	Неровная морщини- стая поверхность, вид- ны песчаные зерна, при срезе порода крошится и ломается	Неоднородная масса с преобла- данием песчаных частиц	3—6 (иногда нс скаты- вается)	Не скаты- ваются	Слабо- пластичные	Разламываются легко •
Таблица 11
Визуальная оценка консистенции глинистых пород
К онсисп кипя	Ощущение на ощупь	Раскатывание в шнур	Поведение при ударе	Вдавливание пальца руки ногтя	Глубина погру- жения конуса, мм
Твердая	Сухая •	Не раскатывается	Хрупкое разрушение	Ноготь оставляет ед- ва залетный след	<1.2
Пол утвердая	Сухая, с едва за- метном влажностью	Не раскатыва тся	11ластичио-хрупкос разрушение	Ноготь вдавливается с заметным усилием	1,2—4.0
Т уго- пластичная	Влажная, но не прилипает к посто- ронним предметам	Раскатывается в шнур диаметром 3 мм без до- пол н 11 тел ь I; ого у в л аж- нення. Шнур крошится па столбики 1—2 см	Пластичные деформа- дан, частичное разру- шение	Большой палец руки вдавливается с неболь- шим усилием •	4,0-7,4
Чягко- пластпчная	Влажная, липкая, мажущая *	Раскатывается в шнур диаметром менее 3 мм	Вязко-пластичные де- формации	Пальцы вдавливают- ся без усилия, порода выжимается между пальцами	7,4— 16,2
Текуче- пластичная	Очень влажная, липкая, мажущая	Раскатывается в шнур после предварительного подсушивания	Вязкая деформация, медл е и 11 о р аст ска тс я толстым слоем	Пал ь цы в да влив а ют - ся легко, порода вы- жимается между паль- цами	16,2— 22,5
Текучая	Избыточно влаж- ная, иногда выжи- мается вода	В шнур нс раскаты- вается, размазывается	Растекается тонким слоем под влиянием собственного веса	Принимает форму вмещающей емкости (банки, бюкса и т. д.)	>22,5
Таблица 12
Ориентировочное определение состава карбонатных пород (по Л. Б. Рухину, 1969 г.)
Реагент	Известняк чистый	Известняк доломлтн- зированный	Доломит известко- вистый	Доломит чистый
10 %-ный раствор хлористого железа •	Обил ыю выдел яотся углекислый газ, в про- бирке появляется ко- ричневато-красный студнеобразный осадок, нс выливающийся при опрокидывании про- бирки	Выделяется значи- тельное количество пу- зырьков газа, раствор окрашивается в крас- ный цвет, устойчивый студнеобразный осадок не образуется	Выделяется неболь- шое количество пузырь- ков газа, раствор при- обретает красноватый оттенок	Раствор мутнеет, после оттаивания становится прозрачным, цвет его не меняется
5 %-ный ненагретый раствор соляной кис- лоты	Бурно вскипает на свежем изломе		На свежем изломе вскипает слабо	На свежем изломе не вскипает, в порошке вскипает
Примечание. Порядок определения с помощью раствора хлористого железа. Ножом наскребается примерно 1 г порошка опре-
деляемой породы, засыпается в пробирку с 5 см’ раствора хлористого железа и взбалтывается.
Таблица 13

Оценка выветрелости, цементации и прочности обломков и выветрелых скальных пород
Типы пород	Типы обломков	Степень цементации	Пот лощение воды	1 отличительные признаки
Крепкие	Прочные	Прочная	Незаметно	Керн руками нс разламывается, разбивается молотком с трудом, удар звонкий, излом ра- ковистый или ровный
Слабые	Слабо выветре- лые	Средняя	Заметное	Керн раскалывается относительно легко (обыч- но по слоистости или кливажу), звейит под ударом слабо.Разламывается руками с трудом, не растирается руками
Полу кальные	Сильно вывет- рил ые	Слабая	Сильно-	Керн разламывается руками, иногда расти- рается пальцами. При слабом ударе молотком крошится иа мелкие куски, при ударе — глу- хой ВУК в
Рыхлы	Разр\ шенные	Отел TCTBvet • •	Очень сильное	Керн крошится руками, распадаемся на ма- жущуюся массу (ча то с примесью зернистого щебня)
Г а б л и ц а I 4
Признаки определении пород в процессе бурения
Группы Пород	Колонковое бурение	Ударное бурение
Песчаные:		
плотные	Плавное погружение бу- рового снаряда, ровный хрустящий шум, скорость чистого бурения всухую V С 6 м ч	Обсадные трубы погружа- ются забивкой или вибра- цией, извлекаются с большим усилием, скорость чистого бу- рения р <2 м ч
средней плот- ности	Го же, и = 6—10 м ч	То же, извлекаются с мень- шим усилием, v = 2—4 м/ч
рыхлые	То же, у = 10—20 м ч	Обсадные трубы погружа- ются под собственным весом одновременно с работой же- лонки, у = 4—8 м ч
Глинистые:		
твердые, полу-	Плавное погружение бу-	Стенки скважины устой-
твердые	рового снаряда, ровный глухой шум, длина рейса при бурении «всухую» 0,2— 0,4 м, керн в виде стол- бика, v <5- 6 м ч	чины, у С 1—2 м/ч
тугоплистин- ные	То же. длина рейса до 1.5 м. столбик керна не- сколько растянут, у = G— 8 м ч	То же, у = 2—3 м <1
мягкопластич-	Быстрое плавное погру-	Стенки скважины пеустой-
пые	жен не. ровный шум, стол- бик керна сильно дефор- мирован. и = 8—10 м'ч	чивы, требуется крепление, и = 3 —6 м ч
текучие, теку-	11ровальное погружение.	Обсадные трубы погружа-
чепластичные	керн не извлекается, стен- ки скважины оплывают, 10—20 м ч	ются под собственным весом без работы породоразрушаю- щего инструмента, у 6— —10 м ч
Кру пнообл ОМОН-	Прерывистое погружу-	Прерывистое погружение
ные	нпс. сильная вибрация бу- рового снаряда, скрежет, v = 0.5—2,0 м ч •	обсадных труб при забивке или вибрировании, буровой снаряд часто заклинивается в скважине крупными об- ломками. трубы извлекаются с очень большим усилием (на прямом канате лебедкой из- влечь не удается), у = 0,5— —1.5 м ч
Отдельные на-	Резкое замедление у г-	Бхровой снаряд отскаки-
ЛУПЫ •	лубки, скрежет	вает с глухим звуком
2)
il р о д о л ж е и и о табл. 14
Группы пород	Колонке вое бурение	УДпркое бурение
Скальные моно- литные	Относи гс л ыю плавное погружение, вибрации бу- рового снаряда, ровный шум, керн в виде длинных столбиков, в зависимости от крепости пород а = = 0,1—5.0 м ч	Буровой снаряд отскаки- вает or забоя со войним вуком
Скальные трещи- новатые	Прерывистое погр’, до- нне, сильная вибрация, провалы бурового снаряда, характерны!! треск, потерн промывочной жидкости, керн в виде щебня, плиток, столбиков и пол у столби- ков. и == 0,2—0,6 м ч	Буровой снаряд отскаки- вает от забоя, иногда буро- вой снаряд и обсадные трубы заклиниваются в трещины
Примечание. Скорость бурения приведена в соответствии с ЕНВнР, 1972 г.
Общая схема опис аиня горных пород
Таблица 15
№ фактора	Полевое оп»|слнн<	льныс и ускальныс		карбонатньь	□ обломочные и песчаные	Р я 	 Е	глинистые несцементиро- ванные	торф и сапропеля
		сз X С	с г				
1	Номенклатурные признаки Наименование породы						
2	Разновидность			* —	— —	*• —	•* _
3	Минеральный состав породы, вклю-			— _	—	— —	
4	чений, примесей Ботанический состав				-		—1 -
5	Цвет				—I—	—I—	
6	С труктурно-гн- кетурные признаки Структура						
7	Текстура			— —	—1—		
8	^отношение обломков и заполни-			— —	+		—
	теля (цемента)						
25
Продолжение т а б л. 15
Породы
вЛохмиф -д'	Полевое описание	ф 3 •и •— •* л Ф q 3 сз		карбонатные		ф 3 з <и =• з О =		глинистые несцементиро- ванные		торф н сапропеля
		л Ч си X	X ч’ О с							
						X о ч о о	СЧ 3* Q CJ с			
9	Состав породы Состав обломков									
10	Состав заполнителя (цемента)									 II—
11	Содержание и размеры крупных									+
12	включений Состояние породы Трещиноватость									
13	Выветрелость									—
14	Крепость									—
15	Консистенция породы или запол-									—1*
16	кителя, пластичность Плотность сложения									-|*||
17	Влажность									—I*
18	Дополнительные признаки Реакция с соляной кислотой									
19	Механическое воздействие молот-									—3
20	ком Разбор породы руками									
21	11злом									
22	Мажущие свойства, липкость									— —
23	Скатывание в шнур и шарик									—м ЯМ»
24	Тиксотропия									— —
25	Резание ножом									
26 27	Поведение породы при бурении									— —
	Глубина погружения нолевого пе-									
28	нетрометра Запах породы									НН
29	Растворимость									—
30	Газовыделен и с									
31	Степень разложения органики									
32	Другие признаки									—
33	Гео логические признаки Генетическая или фациальная при				н					
34	надлежность Палеонтологические остатки									
26
Таблица 1G
Соотношения между некоторыми единицами измерений
и единицами СИ
Нанне* нование вели- чины	Единицы				Соотношение единиц	
	подлежащие изъятию		СИ и производные от НИХ			
	наименование	обозна- чение	наиме- нование	обо- зна- чен не		
Длина	погонный метр микрон дюйм фут	п. м. мк	метр километр дециметр сантиметр миллиметр	м км дм см мм	1 км = 103 м 1 дм = 10’1 м 1 см = 10’2 м 1 мм = 10’3 м 1 мк = 10’® и 1 дюйм = 25,4 мм 1 фут = 304,8 мм	
Масса			килограмм грамм миллиграмм тонна	кг г мг т	1 1 I	г = 10"3 кг мг == 10’® кг т = 103 кг
Сила, нагруз- ка, вес	тонна-сила килограмм-сила грамм-сила	тс кге ГС	ньютон	н	1 1	1 тс	104 Н 10 кН кгса=» 9,8 Ня^ 10 Н гс « 10’ 4 Н 10 мН
Давле- ние	килограмм-сила на квадратный сантиметр миллиметр водя- ного столба миллиметр ртутного столба	кге см1 мм вод.ст. мм рт.ст,	паскаль	Па	1 кге смв v 9t8 X X 104 Па~ ^10® Па	0,1 МПа 1 мм вод. ст. ** -j 10 Па 1 ММ рт. ст. А* Я* 133,3 Па 1 Па = 1 И м2	
Мощ- ность	килограмм-сила- метр в секунду лошадиная сила	кге • м с л. с.	ватт	Вт	7	1 кге-м/с № * 9,8 Вт 10 Вт л. с. 735,5 Вт
Примечание Наименования единиц Международной системы (СИ) набраны
полужирным шрифтом.
Соотношения показателей свойств пород
Таблица 17
Обозна- чен ня пока- зателей	Показатели						
	Плотность минеральной части рм	Плотность р	Платность скелета рск	Пористость п	Коэффициент пористости е	Влажность и'	Полнея влаго- емкость И7Г1
Рм		р	Рек	Рек	Рек (1 + е)	Ge	е
		(Ц-Г)(1-л)	1 — п	1 — /1		Г	Гп
	рм (1 — п) х		Рек (1 + 1F)	Рм (1 — «) X	Рм (1+Ю	Gn (1 4- W)	«(I + г„)
Р	х (1 + т			ХН + 1Г)	1 + е		«Гч
Рек	Рм < 1 — «)	р		Рм (1 — л)	Рм	Р	п
		14-V			1 4- е	1 4-V	Wn
	Рм 	 Рек	]	р	Рм Рек		е	|_ . р		^пРм
п	рм	Р(» + Ю	Рм		1 4-е	Рм(1 +«7)	* 		Рм
	Рм 	Рек	РмИ+П . ' — 1 р	Рм — Рек			Рм(14-У)	. р	
е	Рек		Рек	1 — п			
Г	р	1	Р Рек	Р — Рек	р	_ 1	Р(1 +е)	! Рм		GVn
	Рм(1 — л)	Рек	Рек	р„(1—ZI)			
и >,	е	Л	п	п	е	W	
	Рм	Р—Л	рек	(1 — «) Рм	Рм	G	
Таблица 18
Принятые условные обозначения и единицы измерения *
Условное обозна* ченяе	Наименованне	Единица измерения
	L Общие	
н	Высота	М
h	Мощность СЛОЯ	м, СМ
L	Длина	м
D. d	Диаметр	м, см, .мм
V	Объем	мэ, см3
J?	Площадь	м2, см2
т	Время	с, мии, ч, сут
V	Скорость	М с, см с
t°	Температура	градус
р	Сила, нагрузка, усилие, вес	Н. (кге)
р	Давление	Па, МПа, (кге см2)
п	Напряжение	Па, МПа, (кгс/см2)
п	Частота вращения (число оборотов)	об/мин
е	Основание натуральных логарифмов	е = 2,4183
1п	Натуральный логарифм	—
	Десятичный логарифм	—
л	Число «л» 11. Состав и физические свойства	л = 3,1416
	Диаметр частиц, меньше которого в породе содержится (по массе) 10 % частиц (диаметр частиц действующий, диаметр эффективный)	ММ
-<8о	Диаметр частиц, меньше которого в породе содержится (по массе) 60 % частиц	мм
и	Степень неоднородности зернового состава (коэффициент неоднородности гранулометрического состава)	Доли единицы
Afc	Содержание частиц в породе	%
Я	Относительное содержание расти- тельных остатков (степень заторфо- ванмости)	Доли единицы (%)
П. п. п.	Потеря при прокаливании	%
Рм	Плотность минеральной части (удель- ный вес, удельная масса) Плотность (объемный вес, объемная масса)	г/см3
Р		г/см3
Рек	Плотность скелета (объемный вес скелета, объемная масса скелета)	г/см3
Pur	Плотность воды (удельный вес воды)	г/см3
U	Природная влажность (естественная влажность)	Доли единицы (%)
И'ь	Влажность па границе текучести (предел текучести, нижний предел те- кучести)	То же
В скобках показаны наименования и единицы измерения, подлежащие изъятию.
29
Продолжение табл. 1 &
Условное
обозна-
чение
Наименование
Единица
измерения
«?л
IFy
1ГП
JP
Dk
е
eL, fp
п
^вк
Квс
т
//к
Кф
Л
Q
Ы
ю
Q
i
v
К
И
/?с> Яр, Rn
Р
о
Влажность на границе раскатыва-
ния (влажность на границе пластич-
ности, предел пластичности)
Влажность на границе липкости
(предел липкости)
Влажность на границе усадки (пре-
дел усадки)
Полная влагоемкость (водовмести-
мость)
Число пластичности
Показатель консистенции
Относительная консистенция (коэф-
фициент консистенции)
Коэффициент пористости
Коэффициенты пористости, соответ-
ствующие влажности на границе теку-
чести и влажности на границе раска-
тывания
Пористость
Коэффициент выветрелости
Степень выветрелости
Коэффициент размягчаемое™
Степень влажности (коэффициент
водонасыщения)
III. Водные свойства
Высота капиллярного поднятия
Коэффициент водопроницаемости
(коэффициент фильтрации)
Напор
Объемный расход воды
Отрезок пути фильтрации
Водопоглощение (степень водопогло-
щения)
Удельное водопоглощение
Коэффициент водоотдачи
Скорость движения воды
IV. Механические
свойства
Деформация общая
Коэффициент поперечной деформа-
ции (коэффициент Пуассона)
Коэффициент бокового давления
Временное сопротивление соответ-
ственно одноосному сжатию, растяже-
нию, изгибу
Временное сопротивление сжатию
после насыщения породы водой
Вертикальное усилие
Нормальное напряжение
Доли единицы (%)
>
>
>
»
>
»
»
»
»
»
»
»
см, мм
см/с, М'СуТ
м
см8/с, м’/ч
см
%
л мин
см с, м сут
мм, см
Па, МПа, (кгс/см1)
Па, МПа, (кгс/см8)
Па, МПа, (кгс/см3)
Па, МПа, (кге см3)
Н, кН, (кге, тс)
Па, МПа, (кгс/см2)
30
*
Продолжение табл. 18
Условное
обозна-
чен нс
Наименование
Единица
измерення
Ro
Рч
Р-д
Pq
Е
^0
а
Лн
бу
ф
с
т
Условное расчетное давление (услов-
ное расчетное сопротивление)
Удельное сопротивление грунта ко-
нусу при статическом зондировании
(сопротивление погружению конуса)
Условное динамическое сопротивле-
ние грунтов (сопротивление погруже-
нию конуса при динамическом зонди-
ровании)
Сопротивление трения грунта по бо-
ковой поверхности зонда
Модуль упругости (модуль Юн1а)
Модуль общей деформации (модуль
деформации)
Коэффициент сжимаемости
Относительная просадочность
Относительное набухание
Относительная усадка
Угол внутреннего трения
Удельное сцепление, параметр ^ли-
нейности
Сопротивление сдвигу (касательное
напряжение, сопротивление срезу)
Коэффициент консолидации
Па. МПа, (кге см2)
Па, МПа. (кге см*)
Па, МПа, (кгс/см2)
Н, кН, (кге, тс)
Па, МПа, (кге см2)
Па, МПа, (кгс/см*)
Пдг\ (см2 кге)
градус
Па. МПа, (кгс/см2)
Па. МПа, (кге см*/
см2/год
В технической литературе и в нормативных документах применяются разлнч*
ные единицы измерения. С целью сохранения привычных значений при переходе
на систему СП удобно выражать усилия в 104 Н, что соответствует I тс, а давление
в 103 Па, что соответствует 1 кгс/см2.
Например, усилие вдавливания зонда 4 тс = 4-104 Н, модуль деформации
240 кгс/см2 = 240* 106Па, коэффициент сжимаемости 0,04сма/кгс = 0.04* 10 5 Па * 1
и т. д.
В практике работы техника-геилога часто приходится переводить наиболее
применяемые единицы гидрогеологических измерений:
1 л/с = 60 л/мин =3,6 мР/ч = 86,4 м3/сут,
I л/мпн = 0,0167 л/с = 0,06 м3/ч = 1,44 м*/сут,
। м3/ч = 16,667 л/мин = 0.278 л/с = 24 м3/сут.
Полевое снаряжение. Техник-геолог должен иметь полевое
снаряжение, комплектность которого устанавливается в зависимости от характера
выполняемой работы.
При выполнении съемочных работ необходимо иметь геологический юлоток,
горный компас, лупу, рулетку, складной мелр, перочинный нож, мешочки и
бюксы для образцов, этикетки, полевые дневники и журналы, карандаши, шарико-
вую авторучку, резинку для стирания, полевую сумку, рюкзак. Обязательной
принадлежностью является топографическая карта или схемы с нанесенными на
них маршрутами. Следует иметь водонепроницаемый материал — полиэтиленовые
мешки, пакеты и т. д. для сохранения полевой документации отводы. При работах
па маршрутах, кроме того, необходимы походная аптечка и средства защиты от
насекомых, характерных для данной местности.
Техник-геолог, занятый на описаниях керна при ведении горно-буковых
работ, должен быть обеспечен ножом, шпателем, набором флаконов с 5 %-ной
соляной кислотой или 10 %-ным раствором хлористого железа.
31
В швиспмостн от тина, состава и состояния пород весьма целесообразно обес-
печить себя дополнительным снаряжением: полевым пенетрометром или стандарт-
ным конусом, палетками размеров гравия, процентного содержания крупных
включений, окатанности обломков Полезно иметь пробирку с набором предвари-
тельно отсортированных песчаных частиц, проволочные рамки для измерения
диаметра гальки с размерами сторон 20X20, 10Х10, 6X6 и 1X4 см, что позволит
давать точные названия гальки ио гранулометрической классификации. Нельзя
забывать о марле и парафине для консервации монолитов. Большую помощь
окажет и набор характерных по цвету эталонов, сравненное которыми позволит
более однозначно описать цвет и оттенки породы.
Условные о б о з н а ч с и и я показателе й. Технику-геологу
приходится пользоваться многочисленными показателями общих измерений,
состава и свойств пород и т. д. К. сожалению, в технической литературе и норма-
тивных документах нет строго принятых наименовании и их условных обозначе-
ний. Кроме того, очень часто приходится получать одни показатели через другие.
В табл. 17 приведены соотношения показателей свойств пород, а в табл. 18
собраны принятые в настоящем справочнике и рекомендуемые для практической
работы наименования и единицы измерения.
Глава II
ГОРНЫЕ ПОРОДЫ (ПОЛЕВОЕ ОПИСАНИЕ)
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Горные породы — естественные образования, возникающие в опре-
деленных геологических условиях. К горным породам относятся, например,
глины, пески, известняки, граниты и т. д.
Горные породы состоят из одного (моиоминеральиые породы) или нескольких
(полимннеральные породы) минералов. Минералами называются химические
соединения или отдельные химические элементы, возникшие в результате различ-
ных физико-химических процессов, проходящих в земном коре или на ее поверх-
ности. К минералам относятся: кварц, полевой шпат, кальцит, доломит, гипс и
т. д. Обычно минералы находятся в кристаллическом состоянии.
Описание минерального состава. Для полевого описания
минералов необходимо иметь навыки определения простейших физических свойств,
к которым относятся: блеск, цвет, цвет черты, побежалость, облик отдельных
кристаллов, форма кристаллических агрегатов, спайность, взлом, твердость,
плотность, магнитные свойства и др. Обычно в пределах ограниченного региона
один и те же минералы имеют характерный внешний облик, что помогает технику-
геологу распознавать минералы, показанные ему руководителем работ, применяя
простейшие способы полевого определения.
Блеск — свойство минерала, связанное с отражением света от поверхности,
преломлением и поглощением света на плоскостях, гранях н свежих изломах
образцов.
Различают следующие виды блеска: металлический (блестящие минералы
непрозрачны), металловидный или полуметаллический, алмазный (прозрачные
минералы обладают большим светопреломлением), жирный, восковой или смоля-
ной, матовый (отсутствие блеска), стеклянный или перламутровый (прозрачные
минералы), шелковистый.
Цвет — свойство, связанное с химическим составом минералов, примесями,
водной составляющей и т. д. Очень часто порошок минерала имеет более характер-
ный, постоянный цвет, что позволяет по черте минерала на неглазурованной
поверхности фарфора или фаянса иметь дополнительный признак полевого описа-
ния.
Побежалость — тонкая цветная или бесцветная пленка, которая является
следствием выветрелости поверхности некоторых минералов. Для описания
истинного цвета минерала необходимо получить свежий излом и сравнить цвет на
свежем изломе и на выветрелой поверхности.
Облик отдельных кристаллов и форма кристаллических агрегатов. Каждый
минерал имеет свою кристаллическую структуру. Облик отдельного кристалла
описывается по группам видов, характеризующихся определенным типом кристал-
лографических осей (сингонией). Сингония кристалла может быть кубической,
гексагональной, тетрагональной, тригональной, ромбической, моноклинной и
триклинной.
Формы кристаллических агрегатов подразделяются на аморфные (кристаллы
не выделяются), скрытокристаллнческне (кристаллы не различаются под лупой)
и явнокристаллические (кристаллы видны невооруженным глазом). Помимо зерни-
стых выделений встречаются сростки кристаллов на стенках пустот и трещин
(друзы), конкреции (шарообразные стяжения, желваки, секреции), заполнения
округлых полостей (миндалины и жеоды), землистые формы (напоминают рыхлую
почву), налеты, примазки, выцветы и др.
2 Солодухин М. Л. и др.	33
Спайность — свойство минералов расщепляться при ударе на обломки по
параллельным плоскостям, соответствующим кристаллическим направлениям.
Если минералы раскалываются по направлениям, не совпадающим с направле-
ниями кристаллической структуры, то осколки минерала считаются отдель-
ностями. В отличие от отдельности, спайность наблюдается при многократных
раскалываниях.
Излом—поверхность минерала, появляющаяся при раскалывании не по
спайности. Изломы обычно имеют рваные, непараллельные края.
При описаниях рекомендуется пользоваться следующими видами излома:
ровный (поверхность относительно близкая к плоской с мелкими выступами),
неровный (чередующиеся поверхности различной формы и размеров), занозистый
(наблюдается у волокнистых агрегатов, напоминает излом дерева поперек воло-
ков), раковистый (в изломе наблюдаются впадины наподобие раковин), крючкова-
тый (сложная форма излома, характерная для ковких минералов), зернистый
(поверхность представлена зернами с мелкими впадинами и выступами), землистый
(напоминает рыхлую почву), ступенчатый (раскол проходит частично но спай-
ности).
Твердость — способность минерала сопротивляться внешнему механическому
воздействию в виде царапания его поверхности эталонными материалами (относи-
тельная твердость). Истинная твердость определяется истиранием материала,
в качестве критерия принята истинная твердость корунда, равная 1000. В табл. 19
приведены относительная твердость по шкале Мооса и истинная твердость мине-
ралов.
Таблица 19
Твердость минералов
Эталонные минералы	Твердость		Приближенные полевые оценки	
	Относи- тельная по шкале Мооса	Истинная по отно- шению к ко- рунду	Соответствующий по твердости материал	Взаимодействие минералов с другими предметами
Тальк	1	0,03	Графитовый стержень от мяг- кого карандаша	Минерал пишет на бу- маге, не царапая ее
Типе	2	0,04	Поваренная соль	Минерал чертится ног- тем, не оставляя царапин на ногте
Кальцит	3	0,26	Медная прово- лока, ноготь (твердость 2,5)	Кончик стального ножа чертит минерал без замет- ного усилия
Флюорит	4	0,75	Железный гвоздь, прово- лока	Стальной нож царапает минерал с небольшим уси- лием
Апатит	5	1,23	Оконное стек- ло	Стальной нож царапает минерал с усилием
Ортоклаз	6	25	Стальной нож, игла	.Минералы оставляют царапины на стекле и ноже
Кварц	7	40	Стальной на- пильник	Минералы легко цара- пают стекло
Топаз *	8	125	—	То же
Корунд *	9	1000	——	»
Алмаз *	10	— —		»
• Встречаются редко.
-34
Плотность — физическое свойство минерала, вависящее от его состава и
кристаллических особенностей.Определяется в лаборатории и измеряется в грам-
мах на кубический сантиметр. По плотности минералы подразделяются на легкие
(2,5 г/см1*), средние (2,5—3,3 г/см3), тяжелые (3,4—6,0 г/см3) и очень тяжелые
(> 6,0 г/см3). Необходимо отрабатывать навыки грубого определения группы по
плотности путем взвешивания на ладони достаточно больших образцов. Обычно
различия между легкими, средними и тяжелыми минералами определяются после
некоторой тренировки.
Магнитные свойства минерала зависят от содержания в нем железа и определя-
ются в поле по отклонению стрелки компаса.
Группы горных пород. Все горные породы по своему происхожде-
нию делятся на три группы:
магматические (или изверженные) — породы, образовавшиеся из застывшего
расплава — магмы;
осадочные — породы, образующиеся на поверхности земли;’
метаморфические — породы, образующиеся из магматических и осадочных
пород при воздействии на них высоких температур и давлений, а также различных
газообразных и жидких веществ.
МАГМАТИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ
Точные названия магматических пород, которыми следует пользоваться
в описаниях, устанавливаются техническим руководителем работ.Однако техник-
геолог должен уметь определять главнейшие магматические породы по внешнему
виду.
Все магматические породы по содержанию кремнезема делятся на кислые
(SiO2 > 65 %), средние (SiOa 65—52 %), основные (SiOa 52—40 %) я ультра-
основные (SiO2< 40 %).
Кислые породы- присутствие кварца и значительных количеств
полевых шпатов придает породам светлую окраску и относительно низкую плот-
ность.
Средине породы — имеют общую светлую окраску, на фоне которой
выделяются цветные вкрапления.
Основные породы — большое количество цветных минералов при-
дает породе темную окраску, на фоне которой выделяются более светлые пятна
плагиоклаза.
Ультраосновные породы — отсутствие светлых (полевых шпа-
тов) и наличие цветных, богатых магнием и железом минералов придает породам
темную окраску и высокую плотность.
Магматические породы имеют обычно сложные условия залегания и обладают
высокими строительными свойствами. Эти свойства необходимо тщательно изу-
чить, обратив особое внимание на выяснение степени трещиноватости и выветре-
лости магматических пород. Кроме коренных образований следует описывать
состав и выветрелость магматических пород, составляющих валуны и другие
включения в осадочных породах. В табл. 20 приведены наиболее часто встречаю-
щиеся магматические породы, а в табл. 21 — схема последовательности их опи-
сания.
Кислые породы
Граниты. Наиболее распространенные интрузивные магматические
породы. Разновидности: аляскит (преимущественно калиевая порода, лишенная
темноцветных минералов), гранодиорит (промежуточная порода между гранитом и
кварцевым диоритом), граносиенит (промежуточная порода между гранитом и
сиенитом), рапакнви (порфировидный гранит с крупными полевыми шпатами,
легко разрушается процессами выветривания) и др. Минеральный состав: преиму-
щественно кварц и полевые шпаты, темноцветные минералы (биотит, реже пирок-
сен). Структура — полнокристаллическая, реже порфировидная (рапакнви);
текстура массивная.
2*	35
OJ
Таблица 20
Главнейшие магматические породы
Группа пород (преобладающий цвет), содержание SiOa	Минералы-пока- затели степени кислотности	Цветные минералы	Условия образования	Породы
Кислые (светлый, розовый, пестрый), >65 %	Кварц	Ортоклаз или альбит, слюда, роговая обманка	Интрузивные	Граниты, пегматиты, гра- нит-порфпры
			Эффузивные	Липариты, кварцевые пор- фиры
Средние (серый, пестрый), 52—65 %	Кварц	Роговая обманка, слюда, авгит, ортоклаз или нефелин	Интрузивные	Диориты, сиениты, сие- ниты нефелиновые, сненит- порфпры
			Эффузивные	Трахиты, порфириты, ан- дезиты
Основные (темпосерый, черный), 40—52 %	Кварц	Авгит, роговая об- манка, лабрадор	Интрузивные	Габбро
			Эффузивные	Диабазы, базальты
Ультраосновиые (черный, темно-зеленый), <40 %	Оливин	Пироксены, авгит, роговая обманка	Интрузивные	Дуниты, перидотиты, пи- роксен иты
Таблица 21
Схема последовательности полевого описания магматических пород
Факторы описания
Приемы описания
Наименование по-
роды
Разновидность
Минеральный состав
Цвет
Структура
Текстура
Трещиноватость
Выветрелость
Крепость
Буримость
Устанавливается техническим руководителем работ или по простейшим визуальным признакам.
При помощи лупы выделяют кварц и цветные минералы. Выделение по условиям образования (интру-
зивные. эффузивные) производится по литературным источникам. В ряде случаев в поле дается обоб-
щенное определение по типам пород, например «гранитоиды», «ультраосновные породы» и т. д.
Приводится общеизвестное наименование, связанное с особенностью породы по частным или мест-
ным классификациям
Определяется по визуальным признакам
Определяется также визуально и тщательно, так как этот фактор является важным признаком пра-
вильности определения типа пород
Визуально или с помощью лупы выделяются по степени кристаллизации: полнокристаллические,
неполнокристаллические и стекловатые структуры; по зернистости: равномернозернистые (зернистые)
и неравномернозернистые структуры; по размерам зерен (в мм): крупнозернистые 05), среднезер-
нистые (2—5), мелкозернистые (отдельные зерна видны невооруженным глазом) и микрозернистые
структуры; по взаимоположению минералов: письменные (полевой шпат и кварц закономерно прора-
стают друг друга), порфировые (минералы резко отличаются друг от друга по размерам выделений)
Описывается сложение минералов и их агрегатов в пространстве. Выделяются текстуры: массив-
ная (минералы расположены без всякого геометрического порядка), флюидальная (встречается в «ффу-
зивных породах). По заполнению минералами (в том числе и стеклом) породы занимаемого пространства
выделяют компактную и пористую текстуры
По керну или по естественным и искусственным обнажениям описываются и зарисовываются тре-
щины, их расположение и размеры. Специально отмечается свежесть трещин, наличие в них отложений
других пород и минералов
Определяется по описаниям массивов на обнажениях, описываются размеры глыб, кусков и т. д.
Определяется визуально по раскалыванию образцов породы молотком
Описываются вибрация бурового инструмента, поглощение промывочной жидкости и т. д., вид и
состояние керна
Пегматит ы. Жильные, глубинные породы. Разновидности: рунит
(письменный гранит), пегматиты, связанные с кислыми и основными породами
(гранитовые пегматиты, сиенитовые пегматиты, габбро-пегматиты и др.). Мине-
ральный состав: гранитовые пегматиты состоят в основном из крупных зерен
кварца и половых шпатов, небольшое количество темноцветных’ минералов,
в целом минеральный состав очень разнообразный. Характерно взаимное про-
растание полевого шпата кварцем. Структура полнокристаллическая (от крупно-
зернистой до гигаитозсрнистой), пегматитовая (письменная, графическая), тек-
стура массивная. Цвет светлый, светло-серый (более светлый, чем у гранитов).
/I и н а р и т ы и кварцевые пор ф и р ы. Эффузивные аналоги
гранита, обогащенные кварцем. Минеральный состав: преимущественно калиевый
полевой шпат, плагиоклазы, кварц, темноцветные минералы (биотит). Цвет свет-
лый, розовый (обычно липариты светлее, чем кварцевые порфиры). Структура пор-
фировая, основная масса стекловатая, реже мелкозернистая. Текстура массивная,
сланцеватая. Липариты могут быть пористыми, кварцевые порфиры всегда плот-
ные.
Средние породы
Сиениты. Интрузивные породы. Разновидности: щелочные сиениты,
нефелиновые сиениты, кварцевые сиениты (небольшое количество кварца), много-
численные переходные разновидности к кислым и основным породам. По минераль-
ному составу это бескварцевые или бедные кварцем ортоклаз-роговообманковые
породы. Цвет сиенитов серый, пестрый. Структура полнокристаллическая, обычно
крупно- и среднезернистая, реже порфировидная. Текстура массивная.
Сиениты отличаются от гранитов только по отсутствию кварца, видимого
невооруженным глазом.
Диорит ы. Интрузивные породы. Разновидность — кварцевый диорит.
Минеральный состав: плагиоклазы, роговая обманка, биотит, иногда пироксен.
Содержание цветных минералов достигает 30%. Цвет изменяется от светло- до
темно-серых, зеленоватых тонов, Структура полнокристаллическая, зернистая,
реже порфировндная. Текстура массивная.
Трахит ы. Эффузивные аналоги сиенитов. В минеральном составе преобла-
дают калиевый полевой шпат, цветные минералы (биотит, авгит). Цвет белый,
серый, желтоватый. Структура порфировая, стекловатая (основная масса),
трахитовая. Текстура мелкопористая, пузыристая, иногда с выраженными тек-
стурными течениями (флюидальная текстура).
Отличительной особенностью является шероховатость на ощупь.
Порфир и ты. Эффузивные аналоги сиенитов с порфировыми выделениями
основного или среднего плагиоклаза. Часто наименование «порфирит» применя-
ется с прилагательным, соответствующим кайнотипнон (свежей) породе (базальто-
вый порфирит, андезитовый порфирит и т. д.). В составе минералов преобладают
плагиоклазы, роговая обманка и авгит. Структура характерная порфировидная
с заметной (при рассмотрении под лупой) стекловатостью.
Андезиты. Эффузивные аналоги диоритов. Разновидности: слюдяной
андезит (биотит вместо роговой обманки), роговообманковый андезит, авгитовый
андезит (авгит вместо роговой обманки) и др. Цвет серый, темно-серый, зеленова-
тый, бурый, черный. Структура своеобразная—тонкие кристаллы образуют
систему, напоминающую войлок, с заполнением ячеек стекловатым материалом.
Текстура плотная, иногда пористая. Порода шероховатая на ошупь. Встречаются
породы, богатые вкрапленниками, иногда туфообразные.
Основные породы
Габбро. Интрузивные породы. Встречаются многочисленные разновид-
ности по минеральному составу (оливиновое габбро, роговообманковое габбро,
лабрадорит и др.) и по переходным типам пород (габбро-диорит, габбро-норит,
габбро-пегматит и др.).
В минеральном составе преобладает полевой шпат (плагиоклаз), пироксены.
Цвет темный, темно-серый, зеленый, черный. Структура полнокристаллическая,
38
мелко- и средвезсринстая, иногда крупнозернистая, часто говорят о габбровой
структуре. Текстура массивная, реже ленточная.
База л ь ты. Э<|>фузявные породы. Разновидности: олнвнновый базальт,
базальтовые туфы. Минеральный состав: основные плагиоклазы (лабрадор),
пироксены, оливин (обычно в виде вкрапленников). Цвет темный, черный. Струк-
тура полнокристаллическая, частично стекловатая. Текстура массивная, часто
пористая и пузыристая, мпндалекаменная. Отмечаются столбчатые отдельности.
Диабазы. Эффузивные породы. Разновидности: диабазовый порфирит
(вкрапленники плагиоклаза, авгита), переходные типы (габбро-диабаз и др.).
Минеральный состав такой же, как у габбро. Цвет темно-зеленый, черноватый.
В целом диабазы светлее, чем габбро. Структура зернистая, реже порфнровидная,
диабазовая (офитовая). Текстура массивная. Характерным является наличие
вторичных минералов выветривания: хлорита, серпентинита и др.
Ультраосновиые породы
Дунит ы. Минеральный состав: оливин, ильменит, вкрапленники хромита,
титаномагнетита. Цвет темно-зеленый, оливковый. Структура зернистая (средне-
н крупнозернистая), текстура массивная.
Перидотиты Минеральный состав: порода состоит в основном из
зернистого оливина. Встречаются авгит, гранаты и другие минералы. Цвет от
темпо-серого до черного. Структура зернистая, текстура массивная.
П и р о к с е н и т ы. Бесполсвошпатовые породы. Разновидности: бронзиты,
энстатиты, гпперстеннты и переходные типы к основным породам. Минеральный
состав: пироксены, роговая обманка, оливин, биотит, плагиоклаз, гранаты. Цвет
черный, темно-зеленый. Структура полнокристаллическая, текстура массивная.
ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ
Осадочные породы имеют наиболее широкое развитие и основное значение при
инженерно-гсологических исследованиях.
В зависимости от происхождения (генезиса) и исходного вещества выделяются
следующие тины осадочных пород: обломочные, глинистые, карбонатные (органо-
генные, хемогенные и смешанного происхождения), кремнистые, соляные, алюмо-
содержащие, пирокластические. В отдельный тип отнесены особые породы: торф,
илы, сапропели, почвы, искусственные (техногенные) отложения.
Обломочные породы
Обломочные породы образуются путем накопления продуктов механического
разрушения ранее существовавших пород. Обломочные породы характеризуются
размером слагающих их частиц, содержанием частиц (или группы частиц —
фракций) и их формой (угловатостью).
Обломочные породы могут быть сцементированными и рыхлыми. Их класси-
фикация приведена в табл. 22.
При описании обломочных сцементированных пород необходимо выяснить
петрографический состав обломков и цемента. Обломки могут состоять из магмати-
ческих, метаморфических и осадочных пород.
Описание цемента включает в себя определение его минерального состава
(глинистый, карбонатный, кальцевый, кремнистый и т. д.), а также соотношения
цемента и обломков.
При описании рыхлых обломочных пород выясняется минералогический
состав обломков (гранитные, кварцевые, глауконитовые и т. д.) и заполнителя
(глинистый, песчаный, известняковый и т. д.) и определяются размеры обломков.
Определение размеров необходимо производить по линейке пли ситам, так как
в нзуальмо обычно допускается большая ошибка.
39
Таблица 22
Классификация обломочных пород
Наименование и размер (мм) частиц	Рыхлые породы	Сцементированные породы
Валуны (глыбы):
крупные >800
средние 800—400
мелкие 400—200
Галька (щебень):
крупные 200—60
средние 60—40
мелкие 40—10
Гравий (дресва):
крупный 10—4
мелкий 4—2
Песок:
грубый 2—1
крупный I—0,5
средний 0.5—0,25
мелкий 0,25—0,1
тонкий 0,1—0,05
Пыль:
крупная 0.05—0,01
мелкая 0,01—0,005
Крупнообломочные
Валунные (глыбовые) —
доля фракций >200 мм
составляет >50 %
Галечниковые (щебени-
стые) — доля фракций
> 10 мм составляет>50 %
Гравийные (дресвя-
11 ые) — дол я фр а кии й
>2 мм составляет>50 %
Песчаные
Пески гравелистые —
доля частиц >2 мм со-
ставляет >25 %
Пески крупные — доля
частиц >0,5 мм состав-
ляет >50 %
Пески средние — доля
частиц >0,25 мм состав-
ляет >50 %
Пески мелкие — доля
частиц >0.1 мм состав-
ляет >75 %
Пески пылеватые — до-
ля частиц <0,1 мм со-
ставляет >25 °и
Пылеватые
Пески алевритистые —
доля частиц <0,01 мм
составляет >5 %
>• * * ;
Псефитовые
Конгломераты валун-
ные
Конгломераты (брек-
чии):
крупногалечные
среднегалечные
мелкогалечные
Гравелиты
Псаммитовые
Песчаники грубозерни-
стые
Песчаники крупнозер-
нистые
Песчаники среднезер-
нистые
Песчаники мелкозер-
нистые
Песчаники тонкозер-
нистые
Алевритовые
Алевролиты
^Описание обломочных пород рекомендуется проводить по определенной схеме:
наименование, сцементированная или несцементированная порода, преобладаю-
щий размер обломков, их минеральный состав, тип и состав цемента пли заполни-
теля. После этого приводятся дополнительные сведения: наличие и состав отдель-
ных включении, кавернозность или ноздреватость обломков, характер реакции
с соляной кислотой, прочность, плотность и состояние цемента или заполнителя
и т. д. (табл. 23).
40
Таблица 23
Схема описания обломочных пород
факторы описания	Сцементированные породы	Рыхлые породы
Состав обломков	По происхождению: магматические, метаморфические, осадочные По минеральному составу песчаных частиц: кварцевые, полевошпатовые, кварц-полевошпатовые, глауконитовые, известняковые и т. д.	
Состав цемента (заполнителя)	Цемент: кремнистый, гли- нистый, кварцевый, карбо- натный. железистый, суль- фатный и т. д.	Заполнитель: глинистый, песчаный (кварцевый, изве- стковистый и т. д.), пылева- тый и др.
Соотношения обломков и цемен- та (заполнителя)	Цемент: базальный — об- ломки погружены в цемент и между собой не соприка- саются; поровый — цемент заполняет свободное про- странство соприкасающихся обломков; соприкоснове- ния — цемент находится лишь в местах соприкосно- вения обломков	Заполнитель: обволакива- ющий — обломки окружены заполнителем со всех сторон; заполняющий —заполнитель находится в промежутках ме- жду соприкасающимися об- ломками; контактовый — за- полнитель находится только в точках соприкосновения обломков
Глинистые породы
Глинистые осадочные породы различаются по хг1рактеру связей между части-
цами, пластичным свойствам, минеральному составу и происхождению.
В составе глинистых пород преобладают тонкодисперсные фракции (размером
менее 0,0! мм), причем обязательно содержатся частицы размером менее 0,005 мм,
представленные глинистыми минералами, определяющими сложные свойства
глинистых пород.
Размеры глинистых частиц определяются скоростью падения их в воде.
В табл. 24 приведены размеры частиц, вычисляемые различными методами.
В пользу выделения классификационного интервала частиц размером менее
0.005 м являются то, что частицы этих размеров состоят преимущественно из
глинистых минералов.
Глинистые минералы. Тонкодисперсная часть глинистых пород представлена
глинистыми минералами в основном трех групп: каолинита, монтмориллонита и
гидрослюд.
Химический состав. Минеральный состав, примеси и включения обусловли-
вают сложный химический состав глинистых пород.
В табл. 25 приведены сведения, заимствованные из различных источников,
характеризующие химический состав некоторых глинистых пород.
Г ранулометрический состав. Весьма распространенной является классифика-
ция глинистых пород по соотношению глинистых, пылеватых, песчаных и грубо-
обломочных фракций. Термины «суглинок» и «супесь» применяются только для
четвертичных пород Для дочетвертпчных глинистых пород применяется термин
«глина» независимо от содержания глинистых частиц и числа пластичности с добав-
лением «глина песчанистая» при содержании глинистых частиц менее 20 ио или
41
Таблица 24
Размеры частиц по формуле Стокса, шкале Сабанина
•	и шкале Аттерберга
Скорость падения, см/с	Время падения на 1 см, с	Диаметр частиц, мм		
		по Стоксу	по Сабанииу	по Аттербергу
0,2	5	0,05	0,05	0,06
0,022	45	0,0168	—	0,02
0,020	50	0,0156	0,01	
0,0028	360	0,0053	 -	0,006
0,00046	2160	0,0023	0,005	
0,00035	2880	0,002	 —	0,002
<0,00035	>2880	<0,002	——	0,002
0,00011	8640	0,0012	<0,001	
<0,00011	>8640	<0,0012	<0,001	
числа пластичности менее 0,17. Если содержание глинистых частиц составляет от
10 до .3 % или число пластичности 0,07—0,01, то такую породу, соответствующую
супеси четвертичного возраста, принято называть песком глинистым.
Наиболее простым и широко распространенным является разделение глини-
стых пород на виды в зависимости от числа пластичности. Числом пластичности /Р
называется разность влажности на границе текучести Wl и влажности на границе
раскатывания (пластичности) 1ГР, выраженных в долях единицы.
В табл. 26 приведена принятая классификация по числу пластичности.
Классификация глинистых пород по гранулометрическому составу приведена
в табл. 27. В этой таблице использована известная классификация В. В. Охотпна
с добавлениями по СНиП 11-15-74. Размеры глинистых частиц приведены по
А. 11. Сабанииу. Наименования включений даются в зависимости от преобладания
соответствующих по названию крупнообломочных и песчаных фракций.
В классификациях для целей проектирования железнодорожного и авто-
дорожного строительства уточняется содержание песчаных частиц (табл. 28).
Необходимо указывать состояние глинистых пород по консистенции, т. е. по
способности (обусловленной пластичными свойствами) изменять свою форму под
воздействием внешних сил. Это состояние зависит от степени увлажнения породы
и меняется под влиянием увлажнения или высушивания.
Состояние глинистых пород определяется лабораторными методами через
показатель консистенции, косвенным методом — по величине погружения стан-
дартного конуса и визуальным путем.
Показатель консистенции определяется по формуле
Ц7 _ Ц р
n-iv'p ’
где U” — природная влажность; №Р — влажности соответственно па границе
текучести и раскатывания (пластичности).
Определение консистенции через величину погружения конуса массой 300 г
с углом при вершине 30° было предложено П. О. Бойченко (1964 г.) и широко
применяется в Ленинграде.
Глинистые засоление породы. В соответствии со СНиП
1Ы5-74 необходимо определять легкорастворнмые соли, к которым относятся:
хлориды (NaCl, КС), СаС12, MgCl2), бикарбонаты (NaHCO3, Са(НСО3)2, Mg(HCO3)2),
карбонат натрия (\а2СО3), сульфаты магния и натрия (MgSO4, Na2SO4). К средне-
растворимым солям относится гипс (CaSO4-2H2O).
К засоленым относятся породы при минимальном суммарном содержании
легко- и средиерастворимых солей в процентах от массы воздушно-сухой навески:
42
Таблица 25
Химический состав глинистых пород (no М. Ф. Викуловой, С. С. Морозову и др.)
Порода	Воз* раст	Район	.	Содержание, %										
			SIO,	TIO,	А 1.0.	FCjOa	Feo	Со О	MgO	KiO	Na,O	HjO	п.п.п
Г и д р о с л ю д и с т ы е													
глин ы:													
синяя глина	G)	Ленинград	51,2	0,3	21,2	4,9	2.9	1.3	4,2	6.2	0,3	4.4	7.2
то же		»	51,4	1,4	22,6	7.9	0,8	0,5	3,1	5,8	0,6	5,7	6,0
глина	с1,	>	49,8	1,3	21,0	8.2		0.3	3,2	5.7	0,5	3,3	9,9
	d2 гч	»	49,8 С 1 *7	1.2	21,6 П4 Г*	6,5	1,9	1.5	4.2	6,2	0.2	5,9	6,9
пестроокрашенная	D3	Новгород	51,/		24,6	9,9		0,3	1,7	0,0		5,8	
глина													
темно-серая глина	^3	Москва	40,6	 	18,2	4.1	—	11,1	1.6	0.6	0,5	10,6	
светло-серая сланце-	₽2	Киев	85,9	0,1	6,3	3,1	—	1,2	0,8	0.1	0.2	0.6	
ватая глина													
моренный суглинок	Qa	Ярославль	63,4	0,6	12.6	4,2	—	6,1	2,5				8,5
К а о л и китовые													
г л и н ы:													
сухарная глина	Cj	Новгород	43,9	1.9	38,3	1.0	 —	0,3	0.2	0,2	0,4	 —	13,5
пластичная глина	С,	>	45.1	0,7	37,2	2.1	—	0,6	0.4		0,77	 —	13,0
глина	Сх	Москва	44	1	38	2	Сл.	0,4	0,6	0,8	0,5		12,7
Мон т МО р и л л он и-													
т о в ы е глины:													
глины		>	49,5	 	16,3	6,6	—	1.9	1.4	3.2		9.9	 
»	MZ	Урал	59,3	0,3	24,8	2.3	0,3	2,1	3.8	0.4		 —	6,6
»	MZ	Фергана	62,9	Сл.	17,2	2,9	0,2	0.7	5.4	1.5	1.5	—-	7.4
Бентонитовые	р4	Азербайджан	65,1	0.2	17,1	3.4	0.2	0,8	3.5	0.2	2.4	5.2	6.1
глины													
СО 														
Таблица 26
Классификация глинистых пород по числу
пластичности
Виды глинистых
грунтов
Число пластичности
Супесь
Суглинок
Глина
0,01	/р^ 0,07
0,07 < /о 0,17
/р > 0,17
Таблица 27
Классификация глинистых пород по гранулометрическому составу
	Содержание фракций. %					
	Глины		Суглинки		Супеси	
	гли- нистые, <0,005 мм	крупные, >2 мм	гли- нистые. <0,005 мм	крупные, >2 мм	гли- нистые, <0,005 мм	крупные, >2 мм
По глинистости						
тяжелые	>60	<15	20-30	<15	5-10	15
средние	30—60	<15	15—20	<15	—	<15
легкие		<15	10-15	<15	2—5	<15
По пылева тост и						
пылеватые		Содержание пылеватых частиц больше,				
		чем песчаных и крупных				
По наличию включений						
с галькой (со	——	15—25	— —	15-25	 —	15-25
щебнем) с гравием (с дресвой)	*' •	15—25		15-25	—	15—25
галечнн ковые		25—50	-1 -1	25—50		25-50
(щебенистые) гравелистые (дресвян истые)	—	25-50	—	25—50	—	25—50
полускальные— 2 %, супеси и суглинки непросадочные—5%, супеси и су-
глинки просадочные (лёссы и лёссовидные грунты) — 1 или 0,3 % (если имеются
только легкорастворнмые соли).
Важно описание форм засоленостн: в виде цемента, отдельных кристаллов,
линз, прослоев, примазок, выцветов и т. д. В табл. 29 приведена классификация
типа засоления, а в табл. 30 — классификация пород по степени засоления с уче-
том только легкорастворимых солей.
Карбонатные глинистые породы. В природе широко
развиты породы, которые по содержанию карбонатов относятся к карбонатно-
глинистым образованиям. В табл. 31 приведена наиболее распространенная клас-
сификация карбонатно-глинистых пород.
Описание глинистых пород. Многообразие глинистых пород,
их состава и состояния значительно осложняет визуальные описания. Многие
глинистые породы, извлеченные на поверхность, быстро высыхают, изменяют свой
44
Таблица 62
Факторы инженерно*гидрогеологических условий
Фактор
Наличие и условия за-
легания подземных вод
Наличие утечек хозяй-
ственных вод
Литологический состав
и водные свойства водо-
носных пород
Режим подземных вод
Химический состав под-
земных и производствен-
ных вод
Совокупность гидрогео-
логических и других фак-
торов
Влияние на инженерно-геологические
условия строительства
Необходимость водоотлива при строительстве
котлованов, водопонижение при инженерной под-
готовке территории, гидрозащита заглубленных
сооружений, строительство дренажных сооружений
I Возможное подтопление участка в период экс-
плуатации зданий и сооружений, изменения свойств
грунтов и условий физико-геологических явлений
Выбор методов водопонижения и откачек при
строительстве крепления стенок котлованов, от-
косов и т. д., конструкции дренажных сооружений
Прогноз изменения уровня грунтовых и подзем-
ных вод в зависимости от геологических, гидро-
геологических, гидрологических, метеорологических
и других естественных условий. Прогноз влияния
искусственных факторов как на повышение уровней
подземных вод (строительство и эксплуатация зда-
ний и сооружений с мокрым технологическим про-
цессом, устройство водоподпорных сооружении и
т. д.), так и на их понижение (строительство ме-
лиоративных, дренажных сооружений, тоннелей,
метро и т. д.)
Выбор оптимальных сроков проведения земляных
работ и выяснение факторов, влияющих на стои-
мость строительства. Учет возможного вымывания
песчаных и глинистых частиц и растворения солей.
Предотвращение прорыва напорными водами выше-
лежащего слоя пород
Необходимость учета агрессивных свойств воды
при строительстве зданий и сооружений. Выбор
способов антикоррозионных мероприятий. Влияние
химического состава вод на развитие и возможную
активизацию физико-геологических процессов
Разработка мероприятий по охране окружающей
среды
гающим между двумя водоупорными пластами, или к определенным геологиче-
ским структурам. В первом случае говорят о межпластовых водах, во втором —
о водах артезианских бассейнов. Межпластовые воды могут быть напорными и
ненапорными, артезианские воды всегда имеют напор.
Подземные воды различают также и п о степени м и н с р а л и з а -
ц и и, т. е. по содержанию твердых неорганических растворенных веществ.
Обычно степень минерализации определяется как экспериментально найденный
сухой остаток, выраженный в граммах на литр или в миллиграммах на литр,
но иногда ее показывают как арифметическую сумму весовых количеств всех
ионов, содержащихся в исследуемой воде.
Существует подразделение подземных вод и по х и м и ч с с к о м у
составу, являющемуся одной из важнейших характеристик для оценки агрес-
сивных свойств воды к искусственным и естественным материалам, а также для
прогноза влияния воды на развитие физико-геологических процессов, связанных
с растворением пород.
85
Таблица 63
Общая классификация подземных вод в инженерных целях
По условиям залегания	По гидрав- лическим признакам	По геоло- гическим условиям	По степени минера- лизации (содержа- нию растворенных веществ, г/л)	По химическому составу
Поровые Пластовые Трещинные Карстовые Трещинно- жильные Смешанные (порово-пласто- вые, трещинно- пластовые и др-)	Ненапорные Напорные С местным напором	Верховодка Грунтовые воды Подземные воды: меж- пластовые, артезиан- ские	Пресные (^1) Слабосолонова- тые (1—3) Снльносолоно- ватые (3—10) Соленые (10— 50) Слабые рассо- лы (50—100) Крепкие рас- солы (^>100)	По анионам: гидрокарбоиат- ные, сульфат- ные, хлорндные По катионам: кальциевые, магниевые, нат- риевые
Под химическим типом вод понимают соотношение содержаний анионов и
катионов. В зависимости от этой величины воды подразделяют на двух-, трех-,
четырех- и многокомпонентные.
Для инженерных целей природные воды разделяют на три класса по преоб-
ладающему аннону: гидрокарбонатные (карбонатные), сульфатные и хлорндные.
Классы подразделяют на три группы по преобладающему катиону: кальциевые,
магниевые, натриевые (калневыс). Наиболее принято записывать химический
состав воды с помощью условной формулы Курлова, где в числителе проставля-
ются концентрации анионов, а в знаменателе — концентрации катионов, выра-
женные в миллимолях. Анионы н катионы размещаются в убывающем порядке
слева направо; перед дробью проставляется величина минерализации (М) в грам-
мах на литр.
В качестве основных принимаются анионы СГ, SO2*, НСО3 и катионы Na+
Mg2+, Са2*. Наименование воде дается по преобладающим анионам и катионам.
Пример записи по формуле Курлова. При содержаниях СГ — 90 ммоль,
SO”4 — 6 ммоль, НСО3 — 4 ммоль, Na+ — 75 ммоль, Mg2* — 15 ммоль, Са2+ —
— 10 ммоль и степени минерализации М—24 г/л, формула будет иметь вид
СГ908О$~бНСОз4
^24 Na*75Mg2*15Ca2+10 ’
Наименование химического типа — хлоридно-натриевый. Если бы содержание
катионов натрия превышало содержание анионов хлора, то химический тип воды
был бы натрнево-хлоридный и т. д.
Важным показателем химического состава является кислотность воды —
свойство, вызываемое содержанием веществ, диссоциирующих в растворе с об-
разованием иона водорода. Это свойство выражается водородным показателем pH,
представляющим собой десятичный логарифм концентрации (активности) ионов
водорода, взятый с положительным знаком: pH = lg [Н*]. По величине pH
воды разделяют на нейтральные — pH = 7, щелочные — pH > 7 и кислые —
pH < 7. Особо выделяют весьма кислые — pH < 5 и высокощелочные воды —
pH > 9.
86
Жесткость воды обусловлена наличием ионов Са2+ и Mg2*. Различают об-
щую жесткость, обусловленную содержанием в воде всех солей кальция и маг-
ния — Са(НСО3)2, Mg (НСО3)2, CaSO4, MgSO4, CaCI2, MgCl2; карбонатную (устра-
нимую) жесткость, обусловленную наличием в воде бикарбонатов (солей НСО3)
кальция и магния, выпадающих в осадок; постоянную (неустранимую) жесткость,
остающуюся в воде после удаления бикарбонатов, и некарбонатную жесткость,
равную разнице между общей жесткостью и карбонатной. Жесткость воды вы-
ражается в миллимолях на 1 л воды. 1 ммоль соответствует содержанию
20,04 мг/л Са2* или 12 16 мг/л Mg2*.
В материалах прежних лет может встретиться жесткость, выраженная в гра-
дусах. За один градус условно принималась жесткость воды, в 1 л которой со-
держится 10 мг CaO. I ммоль соответствует 2,8° по прежнему способу выражения.
По общей жесткости различают очень мягкие воды (<1г5 ммоль л), мягкие
(1,5—3 ммоль/л), умеренно жесткие (3—6 ммоль/л}, жесткие (6—9 ммоль л) и
очень жесткие (>9 ммоль/л).
Щелочность воды обусловливается наличием щелочей натрия NaOH, карбо-
натов и бикарбонатов натрия Na2CO3 и NaHCO3.
В зависимости от анионов различают гидратную, карбонатную и бикарбо-
натную щелочность. Выражают щелочность в миллимолях на 1 л. 1 ммоль/л
щелочности соответствует содержанию 40,0 мг/л NaOH; 53,0 мг л Na8CO3 и
84,22 мг/л NaHCO3.
АГРЕССИВНЫЕ СВОЙСТВА ВОД
Степень агрессивности вод. Воздействие агрессивных вод
на конструкции определяется наличием и концентрацией агрессивных агентов,
температурой, величиной напора или скоростью движения жидкости у поверхно-
сти конструкции. Воды по степени воздействия на конструкции подразделяются
на неагрессивные, слабоагрессивные, среднеагрсссивные и сильноагрессивные.
Условия учета гидрогеологических факторов.
Нормы оценки агрессивности воды-среды приведены в СНиП 11-28-73. Оценка
агрессивности зависит от проницаемости грунтов, т. е. от их свойства пропускать
жидкость под воздействием перепада давления или напора (ранее это свойство
именовалось фильтрационной способностью грунтов).
Для оценки агрессивного воздействия воды-среды грунты разделяются на
сильно- и среднсфильтрующие (проницаемые) с коэффициентом фильтрации (про-
ницаемости) равным и более 0,1 м/сут и слабофильтруюшие (слабопроницаемые)
с коэффициентом фильтрации (проницаемости) менее 0,1 м/сут.
В случае величины напора вод, превышающей 10 м, степень агрессивности
воды-среды должна устанавливаться экспериментально.
Виды коррозии в о д ы - с р е д ы. Степень агрессивного воздействия
воды-среды на бетон конструкций в зависимости от показателя агрессивности
среды подразделяется по СНиП 11-28-73 на три вида в соответствии с данными,
приведенными в табл. 64.
Агрессивность по содержанию бикзрбонатной щелочности. Общая щелоч-
ность воды обусловливается анионами слабых кислот: НСО3, СО3~, H3SiO4 и др.
Общая щелочность выражается в миллимолях кислоты, необходимой для ее ней-
трализации до значении pH «4.
Оценка агрессивност и воды приводится по содержанию би карбонатной ще-
лочности НСО3. При содержании бикарбонатной Щелочности более 1,4 ммоль л
вода будет неагрессивно'! для всех случаев безнапорных сооружении, а при
содержании более 2,0 ммоль/л — неагрессивной и для всех случаев напорных
сооружений.
Ьикарбонатная щелочность природных вод не может быть ниже 0,7 ммоль/л,
поэтому по степени воздействия на бетон по I виду коррозии не нормируется как
«сильноагрссспвная».
Агрессивность Ла водородному показателю (pH). Обычно природные воды
имеют водородный показатель, изменяющийся от 6 до 8. Этот показатель снижа-
87
Таблица 64
Виды коррозии воды-среды
Вид
кор-
розии
Коррозионное воздействие
Показатели агрессивности
I
II
III
Выщелачивание растворимых
компонентов бетона
Образование растворимых соеди-
нений или продуктов, не обладаю-
щих вяжущими свойствами, в ре-
зультате обменных реакций между
компонентами цементного камня и
жидкой агрессивной средой
Образование и накопление в бе-
тоне малорастворимых солей, ха-
рактеризующихся увеличением объ-
ема при переходе в твердую фаз)
Бикарбонагная щелочность
Водородный показатель pH
Содержание свободной углекис-
лоты СО2
Содержание магнезиальных солей
(в пересчете на ион Mg2+)
Содержание едких щелочей (в пе-
ресчете на ионы К* и Na+)
Содержание сульфатов (в пере-
счете на ионы SO$*)
Содержание хлоридов, сульфатов,
нитратов и других едких щелочей
при наличии испаряющихся поверх-
ностей
ется до величин 5,5—5 в ультрапресных подземных водах хлоридно-кальциевого
типа и некоторых углекислых минеральных водах. В болотных водах pH иногда
снижается до 4,5—4.
Особо низкие значения pH отмечаются для верховых болот — 4,0—4,9.
Для переходных болот pH составляет 5,0—5,5 для низинных 6,0—7,0.
Дождевые воды имеют pH « 6, речные воды — около 7, морские воды —
8—9.
В отдельных случаях встречаются снльнокислые воды, связанные с сульфид-
ными месторождениями, в которых pH < 4. Низкие значения pH могут отмечаться
и в водах, связанных с вулканическими проявлениями. Щелочным характером
обычно обладают воды открытых пресных водоемов в летний период и воды неко-
торых термальных источников, где величина этого показателя превышает 9. Воды,
связанные с засоленными почвами, имеют pH С 10.
Агрессивные свойства подземных вод к бетону проявляются при pH < 6,5.
Агрессивность по содержанию свободной углекислоты (СО2). Свободая угле-
кислота— это газ, растворенный в воде. Та часть свободной углекислоты, ко-
торая непосредственно вступает в реакцию с соединениями кальция, называется
агрессивной углекислотой. Термин «агрессивная углекислота» является услов-
ным. Агрессивные свойства свободной углекислоты зависят как от количества
свободной углекислоты, так и от наличия и количества ионов Са2+, СГ и SOj’
при определенной бикарбонатной щелочности, т. е. от количества компонентов,
способных связывать свободную углекислоту и уменьшать тем самым долю аг-
рессивной углекислоты. Таким образом, следует различать свободную, связан-
ную и агрессивную углекислоту.
Агрессивная углекислота определяется экспериментально и путем расчета.
Обычно агрессивными свойствами обладают мягкие воды, имеющие кислую
реакцию, и болотные воды, содержащие органические кислоты. Агрессивные
свойства подземных вод повышаются при значительной инфильтрации дожде-
вых и талых вод.
При минимально возможных содержаниях ионов CI и SO'i” и при мини-
мальной бикарбонатной щелочности вода является агрессивной при содержании
углекислоты более 15 ммоль/л для сильно- и среднефильтрующих грунтов и бо-
лее 55 ммоль/л для слабофильтрующпх грунтов.
88
Агрессивность по содержанию магнезиальных, солей. Оценивается по содержа*
пию в пересчете на ион Mg2*. Воды агрессивны при содержании магнезиальных
солей более 2000 мг/л в слабофильтрующнх грунтах или более 1000 мг/л в осталь-
ных случаях.
Агрессивность по содержанию едких щелочей. Оценивается в пересчете па
ионы К* и Na*. Воды агрессивны при содержании ионов калия и натрия в слабо-
фильтрующих грунтах более 80 г/л, в сильно- и сред нефильтрующих грунтах —
более 50 г/л и для напорных сооружений — более 30 г/л.
Сульфатная агрессия. Этот тип агрессии оценивается по содержанию ионов
SO4 . Сульфатная агрессия связана с содержанием хлора и составом бетона. При
содержании сульфат-иоиа менее 300 мг/л во всех грунтах и менее 250 мг/л
для напорных сооружений воды неагрессивны. Очень часто сульфатная агрес-
сивность связана с местным загрязнением вод сульфатсодержащпми материалами.
Агрессивность по содержанию хлоридов, сульфатов, нитратов и других
солей и едких щелочей. Эта агрессивность, как правило, связана с искусственными
источниками загрязнения грунтовых вод при суммарном содержании агрессивных
ионов более 10 г/л и учитывается только для испаряющих бетонных поверхно-
стей. Для напорных сооружений этот вид агрессивности оценивается по специ-
альным программам.
Признаки неагрессивной в о д ы - с р е д ы. В табл. 65 при-
ведены показатели агрессивности среды, при которой воды являются неагрессив-
ной средой.
Таблица 65
Содержание химических компонентов, при которых воды
являются неагрессивной средой для любых плотностей
бетона всех сооружении
Показатель агрессивности среды	Сильно- н среднефиль- трукмцве грунты Л'ф > 0,1 м сут, открытые водоемы	Сллбофиль- трующне грунты Дф<0.1м/су
Би карбонатная щелочность НСОд, ммоль л Водородный показатель pH Содержание свободной углекислоты СО2, мг/л Содержание магнезиальных солей в пересчете на ион магния Mg2*, мг/л Содержание едких щелочей в пере- счете на ионы калия К* и натрия Na*.	>1.4 >6,5 <15 <1000 <50 (для напорных сооружений <30)	Не норми- руется <55 <2000 <80
г/л Содержание сульфатов в пересчете на ионы SO4", мг/л Содержание хлоридов, сульфатов, нитратов и других солей и едких ще- лочей при наличии испаряющих по- верхностей	<300 (для напорных сооружений <250) <10 (для напорных сооружений по специаль- ным указаниям) •	<300 <ю
В случаях превышения критериев этой таблицы оценку агрессивности сле-
дует проводить в соответствии с требованиями СНиП 11-28-73*.
КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ И вод
Коррозией металлов называется разрушение металлов вследствие
химического или электрохимического взаимодействия их с коррозионной
средой.
89
Известняки химического происхождения (х е м о.
генные) представлены известковыми туфами и оолитовыми известняками.
Обычно имеют микрозернистую структуру, характерно наличие чистого кальцита
и отсутствие органических остатков.
Обломочные известняки. Представлены сцементированными
обломками карбонатных пород. Обычно это переотложенные породы. Различают
известняковые конгломераты, в состав которых входят крупные обломки.
Известняки смешанного происхождения — это по-
роды, содержащие в своем составе материал различного происхождения (органо-
генного, хемогенного и обломочного).
Доломит ы. Породы состоят в основном из минерала доломита. По внеш-
нему виду доломиты трудно отличить от известняков Важным признаком, позво-
ляющим произвести это отличие, является слабая реакция доломитов с соляной
кислотой (доломиты реагируют с соляной кислотой только в порошке или в по-
догретом состоянии). Цвет доломитов желтый, буроватый, серый, розовый, зелено-
ватый. Структуры кристаллические, зернистые (иногда мозаичные) и др. Текстура
беспорядочная, пятнистая, часто встречаются пористые, кавернозные текстуры.
Мергели. Породы переходные от карбонатных к глинистым. Обычно
мергели окрашены в светлые тона, но часто встречаются и яркоокрашенные разно-
видности. Некоторые мергели при достаточном увлажнении приобретают пластич-
ные свойства. Реакция с соляной кислотой сопровождается бурным кипением,
после которого на месте реакции остается грязное глинистое пятно. Структуры
мелкозернистые или алевритовые. Текстуры: массивная, слоистая, сланцеватая,
пятнистая.
Кремнистые породы (силициты)
В кремнистых породах преобладают водные формы кремнезема (халцедон,
опал), составляющие 65—80 %. К кремнистым породам относятся диатомиты,
трепелы, опоки. В табл. 36 приведены виды кремнисто-глинистых пород.
Диатомиты. Сложены в основном из остатков диатомовых водорослей.
В виде примесей присутствуют зерна кварца, глауконита, глинистые частицы.
Порода внешне похожа на мел, но не реагирует с соляной кислотой. Порода очень
легкая, мажущая, прилипает к языку.
Трепелы. Породы состоят из зерен опала и содержат примеси зерен
кварца, глинистых н карбонатных частиц, глауконита, полевых шпатов и др.
Цвет светлый, светло-серый, светло-желтый, иногда бурый до красного. Породы
мягкие, пачкающиеся, легко растираются руками.
Опоки. Породы состоят в основном из опала. Примеси: кварц, полевые
шпаты, глауконит, глинистые частицы. Цвет темно-серый, желто-серый до черного.
Таблица 36
Виды кремнисто-глинистых пород
(из «Методических рекомендаций по проектированию оснований
зданий и сооружений из кремнисто-глинистых
грунтов Урала», 1975 г.)
Порода	Содержание глинистых минералов, %	Содержание аморфного кремнезема, %
Опоки, трепелы, диатомиты	<25	>70
Глинистые опоки, трепелы, диато- миты	25—40	<70
Опоковые, трепеловые, диатомито- вые глины и суглинки	40—60	<70
51
С поки более твердые, чем трепелы, плотные, звонкие, пористые (прилипают
к языку), легко царапаются Яожом, но нс растираются руками, имеют характер-
ный раковистый излом.
Соляные (сульфатно-галогенные) породы
Соляные породы состоят из легко растворимых в воде галоидных и сульфат-
ных соединений натрия, калия, магния и кальция.
Основные породы представлены гипсами и ангидритами, каменной солью,
калийно-магниевыми отложениями.
Гипсы и ангидрит ы. Химический состав чистого гипса CaSO4-2H2O;
ангидрит — это безводный сернокислый кальций CaSO4. Твердость ангидрита
выше, чем гипса. В гипсах и ангидритах присутствуют примеси обломочных
частиц, глинистых минералов, пирита, серы, карбонатов, галита и др. Цвет пород
белый, розовый, желтоватый.
Каменная соль. Сложена в основном галитом NaCl с примесью различ-
ных хлористых и сернокислых соединений, глинистых частиц, органических и
железистых соединений. Часто породу можно рассматривать как двух компонент-
ную, состоящую из галита и сильвина (табл. 37).
Таблица 37
Классификация соляных пород
(по Н. М. Проскурякову и др., 1973 г.)
Порода	Содержание, %	
	сильвина	галита
Галитовая (каменная соль)	0-5	95—100
Сильвин-галитовая (снльвинсодержа- щая каменная соль)	5—15	85—95
Сильвинит нормальный (галит-силь- винитовая порода)	15—50	50-85
Сильвннитовая (богатый сильвинит)	>50	<50
Структуры пород: пелитоморфная (размер частиц <0,001 мм), микрозернн-
стая (0,001—0,01 мм), мелкозернистая (0,01—0,1 мм), среднезернистая (0,1—
0,25 мм), крупнозернистая (0,25—5 мм), весьма крупнозернистая (5—10 мм),
гигантозернистая (> 10 мм). Текстуры: массивная, полосчатая, линзовидная,
слоистая.
К а л и й н о - м а г н е з и а л ь и ы е соляные породы. Наиболее
характерные породы этого типа: сильвинит, карналлитовая и каннитовая породы.
Они сложены сильвином, карналлитом и другими калиевыми и магниевыми мине-
ралами. Кроме того, в них присутствуют ангидрит и галит. Цвет пород молочно-
белый, красноватый и красно-бурый. Обычно наблюдается неясная слоистость.
Алюмосодержащие или глиноземные породы (аллиты)
В этих породах содержание окислов алюминия А12О3 превышает содержание
кремнезема SiO2. Среди них выделяют латернты — породы, сконцентрированные
на месте образования в коре выветривания, и бокситы — породы, возникающие
при переносе и последующем осаждении глинозема за пределами коры выветри-
вания.
Латеритная кора выветривания развивается в условиях жаркого, тропиче-
ского, переменно-влажного климата. Для образования латеритов необходим опре-
деленный состав материнских пород, обогащенных щелочами.
52
Пирокластические породы
Эти породы образуются при участии продуктов вулканических извержении-
Основная особенность пирокластических пород — наличие в их составе угловатых
обломков пород и минералов вулканического происхождения, расположенных
хаотично в цементе. Слоистость обычно отсутствует.
В табл. 38 содержится классификация пирокластических пород.
Туфы и туффиты имеют самую разнообразную окраску: темную, серую, сине-
ватую, розоватую, фиолетовую, зеленоватую и др. Темные породы соответствуют
туфам основного и ультраосновного состава, более светлые — туфам кислого
состава.
Таблица 38
Классификация пирокластических пород
(по В. Н. Карпинской с добавлениями)
Порода
Признаки
Туф
Туффит
Туфогенная
Количество пирокластического ма-
териала, %
Количество осадочного материала, %
Размер пирокластических и терри-
генных частиц, мм
Агрегатное состояние пирокластиче-
ских частиц
Вещественный состав пирокластиче-
ского материала
Преобладающие размеры составных
частей, мм
90—30	30—10
<50	>50
Пелитовый <0,002
Алевритовый 0,002—0,05
Псаммитовый 0,05—2
Псефитовый >2
Витрокластнческий
Кристаллокластический
Литокластический
Смешанный
Липаритовый
Фельзитовый
Трахитовый
Андезитовый
Базальтовый и др Л
Туфобрекчиевый >30
Грубообломочный 30—5
Крупнообломочный 5—1
Мел кообломочный 1 —0.1
Тонкообломочный <0,1
Туфогенные породы классифицируются аналогично другим осадочным поро-
дам, однако при содержании пирокластического материала более 10 % к наимено-
ванию осадочной породы прибавляют термин «туфогенный», например «песчаник
туфогенный».
МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ
Общим признаком метаморфических пород является их полнокристалличе-
ское строение. Структуры формируются в процессе перекристаллизации горной
породы в твердом состоянии (бластез). Это так называемые кристаллобластическме
структуры. Наиболее характерные текстуры: сланцеватая, пластичная, плойча-
тая, пятнистая и массивная.
53
Таблица 39
Основные типы метаморфических пород
Породы	Основные минералы	Цвет	Структура	Текстура	Типы метаморфизма	Исходные породы
Мраморы	Кальцит, доло- мит	Белый, серый желтый, бурый, розовый	Полнокристал- лическая, зерни- стая	Массивная, плотная, мо- заичная	Локальный, региональный	Известняки, до- ломиты ।
Кварциты	Кварц, при- меси	Серый, жел- тый, розовый	Разнозерни- стая	Массивная, плотная	Региональ- ный	Кварцевые пес- чаники
Гнейсы	Полевые шпа- ты, кварц, био- тит, мусковит, амфиболы, пиро- ксены	Светлый, пест- рый	Разнозерни- стая, гнейсовая	Сланцева- тая, полосча- тая	То же	Граниты, сиени- ты, глинистые сланцы
Сланцы (кри- сталлические сланцы)	Полевые шпа- ты, слюда, кварц, роговая обманка, тальк и др.	Различный	Кристалличе- ская	Сланцева- тая		Alep гели, глини- стые сланцы, гра- ниты, кислые и основные магмати- ческие породы
В табл. 39 приведены наиболее часто встречающиеся метаморфические породы.
В целом метаморфические породы описываются по схеме магматических
пород (см. табл. 21).
Мраморы. Породы, состоящие из минералов кальцита и доломита, иногда
встречаются отдельные кристаллы кварца, примесь слюды. Цвет мраморов различ-
ный, более распространены белые, серые, бурые тона. Структура полнокристалли-
ческая, зернистая, иногда порфировидная. Текстура массивная или полосчатая.
Мраморы бурно реагируют с соляной кислотой.
Кварциты. Породы, образовавшиеся в результате метаморфизма песча-
ников. В минеральном составе преобладают кварц, слюда, полевые шпаты, желе-
зистые минералы. Встречаются промежуточные разновидности между кварцитами
и песчаниками. Цвет серый, желтый, розовый. Структура разиозернистая, часто
тонкозернистая. Текстура массивная, иногда слоистая, сланцеватая.
Г и е и с ы. Породы, образовавшиеся в результате метаморфизма осадочных
пород (парагнейсы) и магматических пород (ортогнейсы). В минеральном составе
преобладают полеьые шпаты, кварц, слюды (биотит, мусковит), амфиболы, пи-
роксены. Существуют многочисленные разновидности гнейсов по минеральному
составу (биотитовые, микроклиновые, кварцевые и другие гнейсы), по степени
метаморфизации (гранито-гнейсы, сланцевые гнейсы и др.), по текстурным особен-
ностям (очковые гнейсы и др.). Цвет гнейсов обычно светлый, пестрый. Структура
разиозернистая, текстура сланцеватая, полосчатая.
Гнейсы являются разновидностью кристаллических сланцев.
Кристаллические сланцы. Этот тип пород обладает отчетливой
сланцеватостью и кристаллической структурой. Исходными породами служат
мергели, глинистые сланцы и магматические (кислые и основные) породы.
Известны многочисленные разновидности сланцев по минеральному составу
(слюдяные, в том числе биотитовые, мусковитовые и двуслюдяные, хлоритовые,
тальковые, серпентинитовые и др.). Выделяют филлиты — глинисто-слюдяные
сланцы, гранулиты и другие разновидности. В минеральном составе сланцев
преобладают полевые шпаты, слюда, кварц, роговая обманка, тальк и др. Цвет
самый разнообразный. Слюдяные сланцы имеют светлую окраску, хлоритовые и
тальковые — зеленую, глинистые — бурую, сланцы с органическим веществом —
серую до черной. Текстура породобычно совершенная сланцеватая. Для сланцев
характерен узловатый, рваный излом.
ОСОБЫЕ ПОРОДЫ
Торф. Горная порода органического происхождения, образующаяся в ре-
зультате накопления и разложения болотных растений в условиях повышенной
влажности при недостатке кислорода и содержащая не более 40 % минеральных
компонентов на сухое вещество.
Выделяются торфяные породы и породы с примесью растительных остатков.
Относительное содержание растительных остатков (степень заторфованности)
определяется как отношение их массы в образце грунта, высушенного при темпе-
ратуре 100—105 °C, к массе его минеральной части. При степени заторфованности
более 0,03 для песчаных грунтов и более 0,05 для глинистых грунтов они отно-
сятся к грунтам с примесью растительных остатков. Если степень заторфованности
превышает 0,1, то такие грунты считаются заторфованными.
Наименование пород по СНиП 11-15-75 по степени заторфованности приведено
в табл. 40.
Классификация торфов по ботаническому составу приведена в табл. 41,
составленной по различным источникам.
Название торфа дается по преобладающему в нем составу растений или их
остатков, при этом следует руководствоваться ГОСТ 21123—75.
Растительность, произрастающая в условиях богатого грунтового или намыв-
ного питания, называется евторфной, в условиях преимущественно атмосферного
питания — олнготорфной. По этому признаку отложения торфа и сам торф разде-
ляют на три типа: верховой, переходной и низинный. Кроме того, выделяют
погребенный торф — отложения торфа, перекрытые отложениями минерального
55
Таблица 40
Наименование грунтов, содержащих растительные остатки
(по СНиП 11-15-74)
Наименование грунтов
Относительное содержа-
ние растительных остат-
ков q (степень заторфо-
ванностн)
Грунты с примесью растительных остатков
Песчаные с примесью растительных
остатков
Глинистые с примесью растительных
остатков
Заторфованные грунты
Слабозаторфованные
Среднезаторфован ные
Сил ьнозаторфованные
Торфы
0,03 <	0,1
0,05 < q	0.1
ОД <	0,25
0,25 <	q	0,4
0,4 <	q	0,6
<7 >0,6
Примечание. Наименование вида песчаного н глинистого
гоунта устанавливается по минеральной части грунта после удаления рас-
тительных остатков.
состава, и открытый торф — отложения, залегающие на дневной поверхности или
непосредственно под растительным покровом.
При визуальном описании можно пользоваться признаками по степени разло-
жения торфа, приведенными в табл. 42. Степень его разложения характеризуется
отношением количества бесструктурной части торфа, включающей гуминовые
кислоты и мелкие частицы негумииофнцированных остатков растений, к общему
количеству торфа и выражается в процентах. Метод определения степени разложе-
ния изложен в ГОСТ 10650—72, где рекомендуется содержание гумуса определять
центрифугированием. По степени разложения заторфованные грунты подразделя-
ются на две категории: I категория при ^30 % и II категория при Ry > 30 %.
Описание торфа в полевых условиях связано с определенными трудностями,
так как точные наименования торфов и заторфоваиных пород можно установить
только по результатам лабораторных определений. Поэтому важно дать как можно
более подробное визуальное описание, последовательность которого представлена
в табл. 43.
И л ы. Илами в соответствии со СНиП 11-15-74 называются глинистые грунты
в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся как структурный оса-
док в воде при наличии микробиологических процессов и имеющие в природном
сложении влажность, прерывающую влажность на границе текучести, и коэффи-
циент пористости >0,9 для супесей, > 1 для суглинков и > 1,5 для глин. Важно
отметить, что критериями для отнесения породы к илам являются не только теку-
чее состояние по консистенции и высокая пористость, но и определенные условия
образования этих пород. Один из признаков формирования породы в виде струк-
турного осадка — резкое изменение свойств при нарушении структуры породы.
Выделяют следующие разновидности илов по условиям образования: морские,
лиманные, речные, озерные и болотные
Часто при полевых описаниях к илам относят все глинистые породы темного
цвета, текучепластичной и текучей консистенции, особенно в тех случаях, когда
применяемый способ бурения существенно нарушает естественную структуру
отложений.
56
Таблица 41
Классификация торфов по ботаническому составу (типы: верховой, переходный, низинный
по ГОСТ 21123—75 с добавлениями)
Подтип	Группа	Вид	Структура	Цвет	Состав, включения
Лесной (дре- весные остатки >40 %)	Древесная	Отьховыи Березовый Тростнико- вый Осоковый Сосновый	Бесструк- турный Зернистая Войлочная Зернистая Бесструк- турный	Черно- ко- ричневый То же Темно-ко ричнсвыч То же »	Красные кусочки ольхи, коричневая кора ольхи Кора березы и кусочки дерева других пород Кусочки корневищ тростника длиной 2— 3 см Редкий корневой войлок Кусочки древесины и коры сосны
Лесотопяной (древесные ос- татки 15—	Древесно- травяная	Древесно- пушицевый	Войлочная	Коричне- вый	Остатки пушицы >35 %
35 %)	Древесно- осоковая	Осоковый	То же	Черно-ко- ричневый	Изобилие корневого войлока, остатки осок >35 %
	Древесно- тростниковая	Тростнико- вый	»	Коричне- вый	Изобилие корневого войлока, корневища тростника
	Древесно- гипновая	Гипновый	Губчатая	Бронзовый, желтый	Блестящие листья гипнума. чечевицеоб- разные семена
*1	Древесно- моховая	Древесно- сфагновый	>	Матово- светло-жглтый	Остатки сфагнума >35 %
Подтип	Группа	Вид	Структура
Топяной (ос- татки мхов и травянистых растений >85 %)	Травяная (остатки тра- вянистых рас- тений >70 %) Травяно- моховая (ос- татки травя- нистых расте- ний или мхов >35 %) Моховая (ос- татки сфагно- вых мхов >70 %)	Мм» Пушицевый Осоковый Шейх церие- вый Вахтовый Пушицево- сфагновый Шейхцерие- во-сфаг новый Магеллани- кум Фускум Комплекс- ный Сфагново- мочажинный	Войлочная Зернистая Войлочная Войлочная » Губчатая > > >
Продолжение табл. 41
Цвет
Состав, включения
Коричне-
вый
Черно-ко-
ричневый
Коричне-
вый
Светло-ко-
ричневый
Коричне-
вый
Остатки пушицы 35 %, сфагновых мхов
до 30 %
Остатки осоки 35 %
Остатки шейхцерин >35%, остатки пу-
шицы до 30 %, остатки мочажинных сфагно-
вых мхов до 30 %
Остатки вахты >35 %
Остатки пушипы 35—65 %, сфагновых
мхов до 30 %
Остатки шейхцерии 35—65 %, сфагновых
мхов до 30 %
Матово-све-
тло-желтый
Желтый
Матовый,
темно-желтый
Матовый,
светло-желтый
Остатки сфагновых мхов с преобладанием
сфагнум магеллан и кум
Остатки сфагновых мхов с преобладанием
сфагнум фу с кум
Мочажинные сфагновые мхи вместе с ос-
татками мочажинных травянистых растений
составляют >15 %
Мочажинные сфагновые мхи вместе с ос-
татками мочажинных травянистых растений
составляют >50 %
Таблица 42
Признаки разложения торфа
Степень разложе- ния. %	Низинные болота	Верховые болота
Слабая, <20	Торф светло-коричневый, иногда почти желтый, редко темно-желтый. Видны стебель- ки сфагновых мхов, иногда с ли- сточками, стебельки достигают 1 см и более. Вода легко от- жимается, имеет светло-желтый цвет, прозрачная, слабо мутно- ватая. Торф не продавливается между пальцами, не пачкает рук. В отжатом виде пружинит	Торф	светло-коричневый, иногда бронзового оттенка. Спу- таный войлок нитевидных ко- решков осок, иногда с примесью гнпновых и сфагновых мхов. Вода светлая, отжимается легко, иногда имеет мутноватость
Плохая, 20—30	Торф коричневый. Встреча- ются куски стебельков сфагно- вых мхов < 1 см, видны волокна и черные плоские корешки пу- шицы. Вода отжимается в боль- шом количестве, цвет воды мут- ный, коричневый. Упругость в сжатом торфе незаметна. Поч- ти не продавливается между пальцами, не пачкает рук	Торф темный, серо-коричне- вый. Корешки осок ясно разли- чимы на изломе. Остатки мхов видны при внимательном рас- сматривании. Отжимается вода мутная, светло-серого или ко- ричневого цвета
Средняя, 30—50	Торф темно-коричневый. На изломе заметны тонкие волокна пушицы. Темно-коричневая во- да выделяется с усилием, кап- лями. Торф мало продавли- вается между пальцами, слабо пачкает руки. В отжатом виде явно пластичен	Торф темный, серо-коричне- вый. Растительные остатки раз- личимы с трудом, встречаются кусочки древесины и коры. Вода коричневая, мутная, с замет- ными взвешенными частицами, отжимается с трудом. Торф слабо пачкает руки
Хорошая, 50-80	Торф зеленовато-черный, иногда с коричневым оттенком. Заметны лишь некоторые рас- тительные остатки, кусочки дре- весины, коры. Вода практиче- ски не отжимается. Торф про- давливается между пальцами, немного пачкает руки. В от- жатом торфе упругость отсут- ствует *	Торф землисто-черный, иногда с коричневым оттенком. Из рас- тительных остатков встречаются мелкие кусочки коры и древе- сины. Вода не выделяется или выделяется с трудом. Торф про- ходит между пальцами, пачкает руки
Сильная,
>80
Растительные остатки неразличимы невооруженным глазом.
Вода при сдавливании рукой не выжимается. Торф легко про-
ходит между пальцами, пачкает руки
59
cr
со
d
О
Q.
О
С
X
8
X
«и»
X
т
га
О
3
х
J3 X
о
о
*
га
П
а
CJ
о
X
и
X
о
S
CQ
ф А
«<
О
«
S

Важными признаками, позво-
ляющими выделять илы, являются
органические вещества, дающие
специфический затхлый, гнилост-
ный запах. Для илов также харак-
терно газовыделение, фиксируемое
по буровым скважинам с высоким
уровнем грунтовых вод. Следует
обращать внимание и на обломоч-
ный материал, часто содержащий
остатки флоры и фауны.
Особое внимание следует уде-
лять описаниям иловатых пород,
перекрытых другими, более плот-
ными песчано-глинистыми отложе-
ниями, с тем чтобы более уверенно
отделять илы от текучих глин.
Минеральный состав крупных
фракций илов представлен квар-
цем, полевыми шпатами, слюдой,
роговой обманкой. В глинистой
части илов преобладают глинистые
минералы.
Выделяют разновидности илов
по глинистости: глинистые, сугли-
нистые и супесчаные илы, однако
в поле -это разделение провести
трудно.
Для илов характерна коагуля-
ционная структура. Часто отме-
чается слоистая, иногда грубослои-
стая текстура — переслаивание илов
и песков. Важным визуальным при-
знаком является тиксотропия —
разжижение и восстановление
структуры илов при встряхивании
их на ладони или доске. Кроме
того, илы обладают мажущими
свойствами и липкостью.
В большинстве случаев илы
бурно реагируют с соляной кисло-
той. Окончательное отнесение по-
роды к илам проводится по ре-
зультатам исследований их состава
и свойств с учетом геологических
условий формирования глинистого
осадка.
С а п р о п е л и (гиттии).
Особую группу глинистых пород
представляют отложения болот и
озер, состоящие из остатков планк-
тона. переслаивающегося с мине-
ральными и другими органиче-
скими примесями, — сапропели.
Внешне сапропеля выглядят как
вязкая, студенистая масса темно-
зеленого, оливкового, серого, ко-
ричневого (до темно-коричневого)
цвета. В составе минеральной
части са пропел ей присутствуют
60
Таблица 44
Генетическая классификация сапропелей
(по А. Я. Рубинштейну» 1971 г.)
Типы	Содержание органического вещества. %	Вид	Разновидности
Органические грубодетритовые Органические тонкодетритовые (водорослевые)	>70 (малозольные)	Торфянистый Циано- финейный Протококко- вый Хрнзомон адо- вый Смешанно- водорослевый	Ци анофи ней но-торфя - и истый, водорослево-тор- фянистый Протокок ково-пи а нофи- цейный, зоогеново-циано- фн ценный Цианофицейно-прото- кокковый, хризомонадо- во-протококковый Цианофицейно-хризомо- надовый Торфянисто-водоросле- вый
Органогенные (минерально- органические)	50—70 (среднезоль- ные)	Диатомовый Зоогеновый Смешанно- водорослевый	Протококково-диатомо- вый, торфянисто-диатомо- вый, хризомонадово-диа- томовый Диатомово-зоогеновый Гл и н исто-водоросле- вый, известковисто-водо- рослевый
Органо- минеральные	30—50 (повышенно- зольные)	Кремнезе- мистый Известко- вистый Железистый	Диатомово-кремнеземи- стый Торфянисто-известкови- стый, водорослево-извест- ковистый, гл ин исто-изве- стковистый Глин исто- железистый
Минерализо- ванные	10—30 (высоко- зольные)	Глинистый Песчанистый	Водорослево-глинистый, протокок ково-гл и н исты и, диатомово-глинистый, из- вестковисто-глинистый Протококково-песчани- стый
61
Таблица 45
Типы почв
Тип почв	Наименование почв	Цвет	Соединения, влияющие на окраску	Химизм	Распространение
Степной	Черноземы Красноземы	Черный Красный	Перегнойные органические ве- щества (гумус) и реже соединения марганца Окислы железа	Насыщен кальцием, от- части магнием. Присутст- вуют карбонаты кальция, иногда гипс	Континентальные области с умеренным климатом и богатой степной растительностью Пустынные степи субтропи- ческого климата
Лате- ритный	Латеритные почвы	>	Водная окись железа	Малое количество гуму- са, щелочей и щелочнозе- мельных минералов. Боль- шое количество окислов же- леза и алюминия	Жаркий влажный климат и древесная растительность. Тро- пические и субтропические об- ласти
Подзо- листый	Подзолы	Белый, светло-серый	Тон кор издроб- ленный кремне- зем, каолинит, углекислый каль- ций или соедине- ния гидратов алюминия	Обогащены кремнеземом. В нижних горизонтах от- мечаются окислы железа и алюминия	Умеренно холодный климат с большим количеством атмо- сферных осадков и лесной рас- тительностью
Болотный	Солончаки Солонцы Глеевые почвы	Светлые вы- цветы Светлый Голубовато- зеленый (си- зый)	Водораствори- мые соли Натриевые соли Закисное же- лезо	Большое количество во- дорастворимых солей (суль- фатов, хлоридов, карбона- тов) Всегда присутствует нат- рий Неполностью разложен- ные органические остатки	Избыточно увлажненные ме- ста в условиях засушливого климата, бедный растительный покров Засушливый климат и травя- нистая растительность Места с избыточным увлаж- нением атмосферными и грун- товыми водами и недостаточ- ным доступом кислорода
Таблица 46
Искусственные (техногенные) отложения
Генетический комплекс	Тип	Исходный материал	Состояние	Распространение
Насыпные (от- сыпанные)	Планомерно отсыпан- ные (послойно или на всю мощность)	Песчаные, глинистые, реже скальные и одно- родные искусственные породы	Слежавшиеся, неслежавшиеся	Крупные площади: древние го- рода, районы нового строительства; линейно-вытянутые формы: доро- ги. дамбы, засыпанные овраги, речки и т. д.; локальные формы: строительные площадки, засыпан- ные карьеры, болота и т. д.
	Непланомерно отсы- панные	Отвалы горнотехниче- ских предприятий	Послойно сле- жавшиеся и не- слежавшиеся	Локальные формы: перемещенные и неперемещенные отвалы
		Отвалы естественных пород и строительных материалов	Различное	Засыпанные болота, территории разрушенных городов
		Свалки отходов про- изводства. бытовых от- бросов	Неоднородные	Локально-точечные формы
о
4^
Продолжение т ггб л. 46
Генетический комплекс	Тип	Исходный материал	Состояние	Распространение
Намывные (на- мытые)	Организованно на- мытые	Преимущественно песчаные породы	Уплотнившие- ся	Средние площади: районы нового строительства, освоенные поймен- ные территории, дамбы
	Неорганизованно намытые	Различные песчано- глинистые породы гид- роотходы производства	Различное	Локальные формы: вскрыши карь- еров, накопители шлаков, хвосты обогатительных фабрик
Искусственно измененные	Разрыхленные, ув- лажненные, искусствен- но засоленные	Различные глинистые и песчаные породы	Рыхлые	Локальные формы: инженерная деятельность человека
	Закрепленные (сили- катизация, смолизация, глинизация, обжиг и ДР-)	Песчаные, просадоч- ные и слабые глинистые породы	——	Точечные формы под отдельными зданиями и сооружениями
Искусственно созданные	Породы культурного слоя	Различный	Различное	Территории древней и совре- менной деятельности человека
песок, пыль и глина, в органической части помимо остатков планктона встре-
чаются ил, торф, остатки водорослей, растений, древесины различной степени
разложения.
Как правило, сапропеля имеют слоистую структуру и мягкопластпчную до
текучей (реже тугопластичп^ю) консистенцию, которая на сухих местах меняется
на твердую и полутвердую. Генетическая классификация сапропеле» приводится
в табл. 44.
Сапропели находятся в тесной связи и часто переслаиваются с торфами, озер-
ными илами л мергелями.
Сапропелевые грунты подразделяются насапропелиты и собственно сапропели
по содержанию органических веществ: сапролелиты от 30 до 60 %, собственно
сапропели >00 %.
Образование сапропелевых отлон* ?нин связывается со стоячими или слабо-
ироточными водоемами в условиях резко восстановительной среды, способству-
ющей накоплению и разложению остатков фито- и зоопланктона и седиментации
привнесенного (обычно тонкого) минерального материала.
Почвы. Почвы — это особые отложения, формирующиеся в зависимости от
материнской породы, рельефа и климата под влиянием микробиологических
процессов, растительного и животного мира, хозяйственной деятельности чело-
века и других факторов.
Инженерно-геологическое изучение почв проводится с целью рекультивации
земель, защиты почвенного покрова, препятствующего развитию неблагоприятных
физико-геологических явлений, и т. и.
Основные типы почв приведены в табл. 45.
Искусственные (техногенные) отложения. Эти отло-
жения развиты в районах инженерной и бытовой деятельности человека и дости-
гают большой мощности. Описание искусственных отложении, особенно неплано-
мерно образованных, затруднено пх случайным, незакономерным составом и
состоянием.
Планомерно насыпанные и намытые породы исследуются и описываются как
соответствующие им по составу и состоянию естественные породы. Породы,
связанные с отходами искусственных материалов (шлаки, хвосты обогатительных
фабрик и др.), описываются с указанием особенностей исходного материала. Эти
особенности изучаются опросом, по архивным материалам и т. д.
В табл, 46 приведены основные типы отложений, которые указываются
в описаниях.
3 Солодухин М. А. и др.
Глава Ш
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ
Геологические процессы — это процессы, приводящие к изме-
нению рельефа Земли, разрушению и изменению горных пород и минералов-
Инженерно-геологические процессы связаны с изменением геологической
среды под воздействием деятельности человека. Инженерно-геологические про-
цессы могут развиваться как самостоятельно, так и в виде активизации геологи-
ческих процессов.
Геологические явления — это следствия геологических про-
цессов, выражающиеся в появлении новых форм рельефа, изменении и образова-
нии горных породи минералов. Группы геологических процессов и явлении при-
ведены в табл. 47.
Переработка берегов. Этот процесс заключается в выработке
нового профиля равновесия берегов морей, озер, рек и водохранилищ под воздей-
ствием поверхностных вод. Основные мероприятия по борьбе с этим процессом
связаны с укреплением берегов и гашением энергии волн.
Инженерно-геологические исследования проводятся путем изучения морфоло-
гии берегов, их литологического строения с оценкой размываембсти пород, под-
бора аналогов и т. д. с целью инженерно-геологического прогноза разрушения
берегов.
На ранних стадиях изысканий назначается инженерно-геологическая съемка
берегов в масштабах 1 : 200 000—1 : 25 000. Потом выбираются «ключевые»
участки, на которых проводятся детальные работы в масштабах I : 1 000—1 : 500,
осуществляются горно-буровые, опытные и геофизические работы, а также орга-
низуются стационарные наблюдения.
На стадии рабочих чертежей проводится инженерно-геологическая раз-
ведка.
Размыв и разрушение склонов. Эрозионная деятельность
атмосферных вод приводит к размыву рыхлых отложений и развитию овражно-
балочных явлений. Рост оврагов может активизироваться также и от вскрытия
ими подземных вод. Развитие оврагов происходит, как правило, в несколько ста-
дий: образование небольших промоин и рытвин глубиной до 0,5— 1 м, ускоренное
врезание оврага вершиной, выработка продольного профиля равновесия и,
наконец, затухание оврага, превращение его в балку.
Выделяют слабоветвящиеся и сильноветвящиеся овраги. В табл. 48 приведены
принятые разделения склонов по крутизне.
Заболачивание территорий. Болото — это избыточно увлаж-
ненный участок земной поверхности, прикрытый слоем торфа мощностью не
менее 30 см в неосушенном виде и не менее 20 см — в осушенном. Другие избы-
точно увлажненные участки называются заболоченными землями. Различают
низинные, верховые, ключевые и пойменные болота.
Низинные болота питаются грунтовой и частично поверхностной водой и
образуются за счет зарастания растительностью водоемов или медленно текущих
водотоков. Верховые болота питаются атмосферными осадками и возникают
в результате разрастания сфагнового мха на заболоченных участках или низинных
болотах. Ключевые болота питаются за счет атмосферных вод и родников. Поймен-
ные болота образуются на заболоченных участках поймы.
Инженерно-геологическое описание болот и заболоченных территорий тесно
связано с описанием болотных отложений: торфа, органического ила, сапропеле-
вых отложений и др.
Сел и. Это кратковременные горные потоки с высоким содержанием твердого
материала, создающего плотность выше 1,2 т/м3.
66
Таблица 47
। еочогичсские процессы и явления
Процессы	Явления	Формы выражения
Деятсльносп поверх- ностных вод	Переработка берегов Размыв и разрушение склонов Заболачивание терри- тории Сели	Подмыв и разрушение берегов морей, озер, рек и водохранилищ Овражно-балочные фор- мы рельефа Болота и заболоченные земли Разрушение пород и на- копление грязекаменного материала
Деятельность подзем- ных вод	Плывунные явления в тонкозернистых песках Суффозия Карст	Образование особого со- стояния пород Изменение строения по- род, образование новых провальных и обвальных форм рельефа Образование в горных породах полостей и про- вальных форм рельефа
Действие гравитацион- ных сил	Оползни, обвалы, осы- пи	Образование новых форм рельефа
Деятельность ветра и других метеорологиче- ских факторов	Развевание и навева- ние	Образование новых форм рельефа, изменение формы и перенос частиц пород
	Выветривание	Ослабление и разруше- ние горных пород, разви- тие трещи новатости, из• менсние состава
	Термокарст, морозное пучение, наледи	Образование новых форм рельефа
Действие внутренних сил в горных породах	Просадочные явления, набухание, усадка, раз- уплотнение	Изменение рельефа, объема и формы пород
Действие внутренних сил Земли	Сейсмически^ явления	Разрушение и измене- ние рельефа, условии за- легания пород и подзем- ных вод
Инженерная деятель- ность человека	1 hi жепер но-геологиче- ские явления	Рассматриваются особо
3
67
Таблица 48
Разделение склонов по крутизне
(по И. В, Попову, 1959 г.)
ща = h: b
Крутизна склонов
сс. градус
Слабозаметные
Слабипологне
Очень пологие
Пологие
Крутые
Очень крутые
Чрезвычайно крутые
Близкие к отвесным
Нависающие
0-2
2—5
5—15
15—30
30—45
45—60
60—75
75—90
>90
0—0,035
0,035—0,09
0,09—0,27
0.27—0,58
0,58—1,0
1.0-1,7
1,7-3,7
>3,7
Различают: селевой бассейн, т. е. водосборный бассейн, в пределах которого
формируются селевые потоки; селевой поток и селевой очаг, т. е. очаг формирова-
ния твердого стока. Селевой очаг является частью селевого бассейна, с которой
поступает рыхлый материал.
В табл. 49 приведены наиболее принятые классификации селей, по которым
необходимо проводить описание селеопасных районов.
Плывуны. Способность водонасыщенных дисперсных пород переходить
в текучее состояние называется плывунностью, а образующаяся при этом разжи-
женная порода — плывуном. Как правило, плывунными свойствами обладают
пылеватые и мелкозернистые глинистые пес и, однако в ряде случаев к плывунам
относятся пески и более крупного состава. Выделяют псевдоплывуны — породы,
не обладающие тиксотропными свойствами, которые переходят в плывунное со-
стояние под действием гидродинамического давления.
Плывунные свойства породобычно фиксируются при проходке горно-буровых
выработок. В шурфах происходит оплывание стенок, а в буровых скважинах,
кроме этого, образуются так называемые <пробки> — подъем грунта от забоя по
стволу скважины. Особенно активно проявляются плывунные свойства при
вибрации.
В табл. 50 приведены некоторые характерные признаки плывунов.
Суффозия. Процесс вымывания мелких частиц из породы фильтрующейся
водой, сопровождающийся оседанием вышележащих слоев, образованием пустот,
воронок, провалов и т. д., называется суффозией.
Суффозия зависит от скорости фильтрационного потока, гидравлического
градиента потока, состава и неоднородности водовмещающих пород, наличия
области или зоны выноса мелких частиц на поверхность земли, в котлованы,
в полости или в пористые породы.
Выделяют подземную и контактную суффозии. Подземная суффозия — это
перераспределение гранулометрического состава пород при фильтрации через нее
воды. Контактная суффозия — проникновение мелких фракций одной породы
в другую через контакт пород, вызванное движением подземных вод.
Многие исследователи (Н. М.Бочков, В. С. Истомина и др.) считают, что
суффозия развивается преимущественно в породах, у которых коэффициент неод-
нородности состава U = --г- больше 20, а гидравлический градиент больше 5.
“io
Карст. Под термином *карст ► часто понимается физико-геологический
процесс выщелачивания горных пород (известняков, доломитов, мела, гипса,
солей и др.), а также явления, связанные с образованием пустот (каналов, пещер,
полостей и др.) и провалов, оседаниями земной поверхности.
По отношению к земной поверхности различают открытый карст (ырстую-
щи сея породы лежат непосредственно на поверхности) и скрытый карст (карстую-
68
Классификация селей [39]
Таблица 49
Селевые бассейны	Селевые потоки			Селевые очаги	
	По дгнамической структуре	По] составу воды	По генезису воды	По морфологии	По генезису
Активные (ката- строфические) Затухающие С почти полным прекращением селе- вой активности С выносами овраж- ного типа С «сейсмическими» оплыви нами	Связные (вода связана тоикодис- персными глинисты- ми и пылеватыми ча- стицами) Несвязные (вода является транспор- тирующей средой)	Грязекаменные (плотность	1,2— 1,9 т/м3) Грязевые (основ- ная масса, насыща- ющая поток, состоит из мелкозема и гли- нистого материала) Водокаменные (плотность	1,2— 1,6 т/м3)	Ливневые Снеготаяния Смешанные Прорыва во- доемов	Русла временных водотоков Подпруживания рек: а)	современные завалы, б)	древние завалы, в)	искусственные плотины Современные лед- ники Вулканы	Денуда- ционные Гравита- ционные Водно-акку- мулятивные
Некоторые характерные признаки плывунов	Таблица 50
Породы	Состав тонких фракций	Цвет	Поведение при бурении н вибрации	Показатели физико-механиче- ских свойств (ориентировоч- ные)
Пески пылева- тые, мелкозерни- ,стые, глинистые Супеси	Коллоидные частицы Органические вклю- чения Бактериальная орга- ника Гидрослюды Каолинит Глауконит Окислы железа	Серый Светло-серый Синевато-серый	Оплывание стенок скважин Образование пробок Явление тиксотропии (вы- деление воды при вибрации и самопроизвольное восстанов- ление структуры при постоян- ной влажности) Слабая отдача воды	Плотность скелета <1,6 г/смя Коэффициент пористости >0,7 Коэффициент водоотдачи <0,20 Коэффициент фильтрации <1 м/сут
щиеся породы перекрываются слоями нерастворимых водонепроницаемых и водо-
проницаемых пород).
По отношению к уровню подземных вод выделяются выше- и ннжсзалегающис
карстующпеся породы.
Одним из важнейших признаков карста является водопроницаемость пород,
определяемая различными способами. В табл. 51 приведены сведения о водопрони-
цаемости, закарстоваиности и трещиноватости пород, по которым можно прибли-
женно судить о степени закарстоваиности.
Таблица 51
Подразделение горных пород по степени водопроницаемости,
закарстоваиности и трещиноватости |19]
Горные породы	Коэффициент фильтрации Аф. м/сут	Удельное водопогло- щение q, л/м ин
Практически водоупорные, незакарстованные и нетрещиноватые	<0.01 J	<0,005
Очень слабоводопроницаемые, слабозакарстован- ные и слаботрещиноватые	0,01—0,1	0,005—0,05
Слабоводопроницаемые, слабозакарстованные и слаботрещиноватые	0,1—10	0,05—5
Водопроницаемые, закарстованные и трещинова- тые	10—30	5—15
Сильповодопроницаемые, сильнозакарстованные и сильнотрещиповатые	30—100	15—50
Очень сильноводопроницаемые, сильнозакарсто- ванные и сильнотрещиповатые	>100	>50
| В основу районирования территории карстовых районов положены лнтологи
ческие типы карста (табл. 52).
При изысканиях для выбора площадки, разработки проектов районной плани-
ровки, схем генеральных планов промышленных узлов и ТЭО (технико-экономи-
ческого обоснования) используются имеющиеся литературные и фондовые мате-
риалы, а также данные геологической съемки в масштабах 1 : 200 000—1 : 500 000.
Для районов, где карстовые процессы изучены недостаточно, обязательно
выполнение рекогносцировочного обследования. На этих стадиях изысканий,
как правило, ограничиваются качественной оценкой устойчивости территории.
При исследовании участков будущей планировки и застройки городов и насе-
ленных пунктов в карстовых районах обычно назначается съемка в масштабах
1 : 25 000—1 : 5 000. За топографическую основу принимаются планы и карты
с нанесенными карстовыми формами рельефа размером не менее 1 мм в масштабе
плана или карты. Выбор масштаба съемки зависит в основном от интенсивности
развития карста. При проведении изысканий для обоснования технического про-
екта промышленного предприятия рекомендуется проводить инженерно-геологи-
ческую съемку в масштабах 1 : 10 000—1 : 5 000. На стадиях проекта планировки
и застройки, а также технического проекта предусматривается количественная
оценка устойчивости территории.
Необходимо проводить картирование и районирование не только поверх-
ностных, но и подземных форм карстопроявленни. вскрытых горно-буровыми
выработками. Целесообразно широкое применение геофизических методов. Сле-
дует изучать возможность активизации карстовых процессов за счет вод, сбрасы-
ваемых действующими или проектируемыми предприятиями.
Существующие количественные методы оценки закарстованных территорий
достоверны при учете не менее 10—20 провалов, что возможно установить путем
стационарных наблюдений, опроса местных жителей, сравнения данных аэрофо-
тосъемки и других топографических материалов»
70
Таблица 52
Литологические типы карста (го материалам «Рекомендаций по инжегерно-геслсгическим изысканиям
и оценке территории для промышленного и гражданского строительства в карстокых районах СССР», 1967 г.))
Литологический тип	Условия распро- странения и раз- вития	Растворимость пород	Пори- стость пород, %	Коэффициент водопровод» мости, м/сут	Провалы	Основные особенности
Карбонатный (с подтипами: из- вестняковый. до- ломитовый и в об- ломочных поро- дах — с карбонат- ным цементом)	Распространен наиболее широко, развивается мед- леннее гипсового и соляного	Мала, кон- центрация СаСО3 не пре- вышает л-100 мг/л и зависит от наличия сво- бодной СО2	От единиц до 30—35	До 200 и более	Происходят не часто, как пра- вило, не чаще 0,1 случая на 1 км2 в год	Возможность обра- зования и роста кар- стовых полостей в пе- риод эксплуатации зданий и сооружений практически может не учитываться. Несу- щая способность по- род понижена, воз- можен суффозионный вынос доломитовой муки
Меловой	Распространен широко, разви- вается медленно	То же	До 50 % и более	До п • 10 и бо- лее	Редки	Больших затрудне- ний при строительстве не встречается. Несу- щая способность по- род значительно сни- жается, возможен пе- реход в различное со- стояние при динами- ческих нагрузках
Продолжение табл. 52
Основные особенности	Вызывает значи- тельные затруднения и опасность при строительстве	Строительство не рекомендуется, может произойти резкая ак- тивизация карста
Провалы	Часты от 0,1 до 1 случая на 1 км2 в год и более	Достигает слу- чая на 1 км2 в год
Коэффициент водопроводимости, м/сут	Практически водонепроницае- мы, на сильно закарстованных участках —до 200 и более	Практически водонепрони- цаемы
Пори- 1 стость пород. .0	Малая, от 0,1 до 6	Малая
Растворимость пород	Значитель- на, концен- трация CaSO< достигает 7 г/л	Очень вы- сокая
Условия распро- странения и раз- вития	Распространен достаточно ши- роко, развивает- ся быстрее, чем карбонатный	Распространен лишь в районах соляных место- рождений, разви- вается чрезвы- чайно быстро
Литологический тип	Гипсовый (часто в сочетании с кар- бонатным)	Соляной (пре- имущественно в сочетании с гип- совым, а иногда и с карбонатным)
По результатам исследова-
ний производится оценка тер-
риторий по степени устойчи-
вости (табл. 53). Недостатком
оценки устойчивости по сред-
нему числу провалов является
то, что при этом не учитывается
возможная активизация карсто-
вых процессов во время строи-
тельства и эксплуатации зда-
ний и сооружении. В случае,
если есть предпосылки возмож-
ных утечек, особенно промыш-
ленных вод, агрессивных к кар-
стующимся породам, пользо-
ваться табл. 53 необходимо
с учетом прогноза активизации
карстовых процессов.
Оползни. Геологиче-
ский процесс, заключающийся
в смещении на более низкий
уровень части пород, слага-
ющих склон, в виде скользя-
щего движения в основном без
потери контакта между движу-
щимися и неподвижными поро-
дами, называется оползневым
(Е. П. Емельянова, 1972 г.). Под
термином «оползень» понимает-
ся также и геолого-геоморфоло-
гическое образование (тело) или
явление как результат процесса.
В табл. 54 приведена клас-
сификация оползней.
Обвалы, осыпи. От-
деление от склона массы горных
пород под влиянием гравита-
ционных сил, сопровожда-
ющееся их опрокидыванием
и обрушением, относится к об-
вальным явлениям. Обычно
выделяют собственно обвалы,
вывалы и осыпи.
Обвал — обрушение масс
горных пород в виде отдельных
глыб или крупных выступов
горных пород, сопровождающее-
ся их скатыванием, опрокиды-
ванием и раскалыванием.
Вывалы — выпадение из
крутых откосов и обрывов от-
дельных глыб и камней, кото-
рые большую часть пути про-
ходят по воздуху.
Осыпание — отделен не мел-
ких обломков пород, их паде-
ние пли скатывание по склону.
Накопление подобных продук-
тов у подошвы склона называет-
ся осыпью.
72
Таблица 53
Классификация устойчивости лакарстоваиных территорий (21]
Класс устой- чивости	Характеристика устойчивости территорий	Количество карсто- вых воронок, воз- никающих в год на 1 км*	Количество лет, в течение которых возникает 1 воронка на 1 км*
1	Устойчивые	<0,01	>100
9	Слабо устойчивые	0,01—0,1	100—10
3	Неустойчивые	0,1 — 1	10—1
4	Весьма неусточинные	1—10	1-0.1
5	Катастрофические	>10	<0,1
Выделяются также лавины — скольжение и обрушение снежных масс, кото-
рые часто содержат или вовлекают в движение глыбы пород.
а
Осыпи характеризуются коэффициентом подвижности К = — , где а —
Ф
угол поверхности осыпи, ф — угол естественного откоса материала, слагающего
осыпь.
Описание обвальных явлений производится как при инженерно-геологи-
ческих съемках, так и при детальных исследованиях в обвал оопасных районах.
В табл. 55 приведена классификация обвальных явлений. В табл. 56 сведены
требования к схемам описания обвалов и осыпей, составленные по материалам
[39] с изменениями и дополнениями.
Развевание и навевание. Перенос значительного количества
мелкозернистых рыхлых пород на большие расстояния под действием ветра
относится к эоловым процессам.
Интенсивность развевания и навевания зависит от гранулометрического
состава пород, их связности, наличия защитного покрова и силы ветра.
Особенности инженерно-геологических исследованш в районах с развитыми
эоловыми процессами заключаются в наблюдениях за активностью выноса (разве-
вания), транспортировки и накопления (навевания) песчаного материала. Инже-
нерно-геологическии прогноз заключается в определении влияния проектируемого
строительства (в частности, ликвидации почво-растительного покров, или покры-
вающих связных отложении) на активизацию развевания и навевания, а также
в разработке рекомендаций по защите сооружений путем закрепления песков или
изготовления специальных щитов, заборов, защитных полос и других устройств.
Выветривание. Выветриванием называется процесс изменения и
разрушения минералов и горных пород па поверхности земли под влиянием физи-
ческих, механических и органических агентов. Различают физическое (мё^ажн-
ческое) и химическое выветривание. Физическое выветривание происходит под
влиянием температурного расширения, раскалывающего воздействия замерзаю-
щей воды, разрушающего хействпя корневой системы и т. п. В разрушении породы
особенно велика роль замерзающей воды. Это явление называется «морозным
выветриванием».
Химическое выветривание происходит под влиянием химически активных
элементов атмосферы, поверхностных и подземных вод и живых организмов.
Обычно физическое и химическое выветривание сопутствуют и благоприятствуют
ДРУГ другу.
Следствием выветривания являются изменение и разрушение минералов и
пород, образование и развитие трещиноватости.
Выветрелые горные породы образуют кору выветривания, причем продукты
выветривания могут оставаться на месте разрушения (остаточные продукты) пли
переносятся на то или иное расстояние под влиянием плоскостного смыва, силы
тяжести, размыва и т. д (подвижные или перемещенные продукты). Процесс
73
2	Т а б л и ц a 54
Классификация оползней (из «Рекомендаций по инженерно-геологическим изысканиям
в районах развития оползней», 1969 г.)
Возраст	Фазы развития	Площадь, м*	Глубина захвата пород склона, м	Морфологические типы (по форме в плане)	Генетические признаки склонов (по Е. П. Емелья- новой. 1972 г.)
Современные:	Движущиеся	Небольшие <2500	Поверхностные	Циркообразные (полу-	Врезанные
свежие, старые	Приостано- вившиеся	Средние	2500— 10 000 Крупные 10 000— 20 000	<2,5 Мелкие 2,5—5	круглые) Фронтальные	I. Тектонические II. Денудацион- ные:
	Остановив-	Очень крупные	Неглубокие 5—10	Глетчерообразные	эрозионные
Древние	шиеся Открытые Погребенные	20 000—100 000 Огромные >100 000	Глубокие 10—20 Очень глубокие >20	Округлые с суженной горловиной Ложкообразные с нали- чием грунтового потока и конуса выноса Эллипсоидные, груше- видные или каплевидные Угловатых очертаний Без ясных границ Сложные, неправильные разрастания пли сочета- ния более простых форм	абразионные экзарационные Насыпные (аккумулятивные)
Таблица 55
Классификация обвальных явлений (по материалам [39])
Обвальные явлення	По содержа- нию облом- ков разме- ром >0,5 м, %	По составу материала для обвалов, по размеру и форме обломков для осыпей	По преобладающему петрографиче- скому составу	По преобла- дающему размеру обломков. мм	По среднему углу откоса, градус
Обвалы: крупные, малые, камнепады	>75	Скальные	Массивные и трещиноватые кри- сталлические породы	>500	>45
		Земляные	Глинистые, песчаные, крупнообло- мочные, выветрелые или слабоспе- ментированные породы		
		Смешанные	Рыхлые и скальные породы		
Осыпи	<25	Крупнообломочные, глыбовые	Массивные кристаллические поро- ды	>100	37
		Среднеобломочные, щебенистые, угловатые	Изверженные и прочные осадочные породы	200—100	35
		Мелкообломочные и дресвяные, угловатые	Сильно выветрелые прочные породы	20—2	32
		Разнообломочные из плитчатых или пластинчатых обломков с глад- кой поверхностью	Сланцы и другие осадочные по- роды		30
Вывалы	Отдельные глыбы и камни				
Таблица 56
Схема описания обвалов и осыпей
Описываемый фактор	Обвалы	Осыпи
Область отрыва для обвалов и об- ласть питания для осыпей	Морфология склона: гене- зис, возраст, высота, кру- тизна Породы склона: литологи- ческие и петрографические разновидности, трещи нова- тость и выветрелость. усло- вия залегания пород, тек- тонические нарушения. По- верхность отделения обва- лившееся массы: размеры, форма, свежесть и характер отделения (отрыв с опроки- дыванием, оползень-обвал, обвал-оползень и т. д.) Растительность: наличие, характер, распространен- ность Искусственные сооруже- ния: откосы, улавливающие площадки, канавы, подпор- ные стенки и т. д., метод и время их возведения, кон- трольное обследование со- стояния, деформаций, на- полнения и т. д.	.Морфология склона: гене- зис, возраст, положение, фор- ма и размеры области пита- ния (длина, крутизна, нали- чие перегибов, уступов) Породы: породы склона, условия их залегания, харак- тер и мощность коры вывет- ривания и ее отдельных зон для каждо!? литологической разности 01 деляющиеся обломки: размер, форма, характер пе- ремещения и их зависимость от крутизны склона, типа пород и колебаний темпера- тур (дневных и сезонных) Растительность: наличие, характер, распространен- ность, признаки прекраще- ния осыпания в области пи- тания Искусственные сооруже- ния: тип, время их возве- дения. состояние
Область транзита	Морфология: ложбина в склоне, русло, склон и т. п., их форма в профиле и плане, длина, высота, крутизна, наличие выступа Породы: состав и усло- вия залегания Растительность: наличие и ее состояние . Состояние пути обвала: следы работы и разрушения, наличие глыб и камней, за- державшихся при обвале	Морфология: профиль пути по породам, не склонным к осыпанию; длина, высота, крутизна пути, наличие же- лобов скатывания Характер перемещения и сортировки обломков Описание мест промежу- точных накоплении материа- ла в области транзита
76
Продолжение табл, 56
Описываемый
фактор
Обвалы
Осыпи
Область отложе-
ния для обвалов
и область аккуму-
ляции для осыпей
Морфология: дно долины,
пляж, бичевник, полотно
дороги и т. д.
Характер отложения:
сплошной завал или участок
разброса отдельных глыб;
форма, размеры, площадь,
объем отложения, условия
залегания отложенного ма-
териала, средняя и макси-
мальная дальность отлета
глыб и камней; время отло-
жения (свежесть)
Породы отложения: петро-
графический состав, разме-
ры и форма глыб, их сорти-
ровка, ориентировка, вы-
ветрелость и т. п.
Растительность: характер
и возраст
Искусственные сооруже-
ния: характер, время возве-
дения, разрушения, пере-
крытие дорог и т. п.
Описание собственно осы-
пи: условия залегания форм
осыпи в плане (отдельные
конусы — треугольные, лу-
чевидные, трапециевидные,
слившиеся в основаниях,
сплошной шлейф, покров или
отдельные пятна на склоне),
размеры, мощность. Форма
осыпи в продольном профиле
(выпуклая, прямолинейная,
вогнутая), уклоны в харак-
терных местах
Состав материала: петро-
графический и гранулометри-
ческий, его распределение
(хаотичное, закономерное
возрастание или убывание
крупности обломков), форма
обломков, их выветрелость,
наличие слоистости» наличие
мелкоземистого заполнителя,
его содержание, распределе-
ние и влажность
Подземные воды: наличие,
источники обводнения
Другие сведения: наличие
подмыва или подрезки осно-
вания, активность осыпи, по-
верхность осыпи (обнажен-
ная, с растительным покро-
вом, образование рытвин, ов-
рагов), другие указания на
возраст осыпи и стадию ее
развития
Сведения о про-
цессе единичного
обвала
Сведения, полу-
чаемые из мате-
риалов статистики
Сведения о за-
щитных сооруже-
ниях
Время обвала (год, дата или сезон и т. д.), ход обвала,
подготовка обвала (землетрясение, ураган, дождь, снего-
пад, взрывные работы, другие предшествующие и сопут-
ствующие явления). Последствия обвала, сведения о при-
чиненном им ущербе 
Частота обвалов, их распределение во времени (по се-
зонам и времени суток), объемы обвалов, величина от-
дельных камней и глыб, дальность их отлета, основные
направления и характер движения обломков при обвалах.
Подвижка и активность осыпей
Наличие, состав и время сооружения, состояние в на-
стоящее время и эффективность. Перспективы проектиро-
вания и строительства зданий и сооружений в обвало-
опасном районе. Сведения по эксплуатации защитных
сооружений (по материалам опроса должностных лип и
местных жителей)
77
образования коры выветривания называется элювиальным процессом, а породы,
образовавшиеся при этом, — элювием.
В зависимости от времени элювиального процесса различают современные и
древние коры выветривания.
В современной коре выветривания выделяются подзоны, к которым приуро-
чены породы определенной степени разрушения (табл. 57). Особенно отчетливо
зональность коры выветривания проявляется на карбонатных породах.
Таблица 57
Принципиальная схема расчленения зон выветривания
(по Н. В. Коломенскому, 1952 г. с дополнениями
В. Д. Ломтадзе, 1971 г.)
Подзона
IV. Зернистая (дресвя-
по-песчаная или песчано-
глинистая)
III. Мелкообломочная
(щебенистая)
II. Грубообломочная
(глыбовая, разборной
I скалы)
1. Монолитных пород
Характеристика пород
Песок, песок с дресвой, дресва, песок гл ишь
стый, глина, глина песчанистая и др.
Щебенка с дресвой и песком, глинистым песком.
Обломки легко разламываются и растираются
в руках
Порода разбирается на отдельные глыбы непра-
вильной формы или плиты по трещинам и плоско-
стям напластования. Трещины открытые, зияющие
или^заполнеиные песчано-глинистым материалом
Порода монолитная, «свежая», иногда разбита
отдельными трещинами тектонического происхож-
дения или разгрузки
Один из важных признаков выветривания — трещиноватость массива скаль-
ных и полускальных пород.
Изучение трещиноватости по керну буровых скважин обычно затруднено.
Необходимо внимательно следить за поведением бурового инструмента при буре-
нии, поглощением промывочной жидкости и за другими косвенными признаками.
Следует отличать трещиноватость породы от трещин, образующихся при бурении
породы по спайности, слоистости и т. д. Обычно трещины, возникающие при буре-
нии, имеют свежий вид, а трещины массива пород характеризуются налетом солей,
ожелезнением и другими признаками изменений минерального состава или
структуры.
В табл. 58 представлена схема описания трещиноватости в обнажениях и по
горно-буровым выработкам.
Мерзлотные процессы и явления. Мерзлотные (криогенные)
процессы связываются слито-морфогенетическими изменениями в промерзающих,
протаивающих и мерзлых породах при колебании температуры и переходах ее
через точку плавления льда. Эти процессы приводят к новообразованиям в толще
горных пород и возникновению особых форм мезо- и микрорельефа. В табл. 59
приведены характерные мерзлотные явления.
Большое внимание уделяется изучению морозной пучинистости пород как
фактора, приводящего к выпиранию фундаментов. Это явление наблюдается
повсеместно в районах с отрицательными температурами и вызывает необхо-
димость в ряде случаев заложения фундаментов ниже глубины промерзания.
В особо сложных случаях возможность морозного пучения проверяется спе-
циальными исследованиями для следующих пород: пески мелкие в водонасы-
щенном состоянии, суглинки и глины при показателе консистенции менее или
равном 0,5 и крупиообломочные грунты с глинистым заполнителем той же
консистенции.
78
Таблица 58
Схема описания трещиноватости
Генети- ческие типы	Направление трещин	Угол паде- ния, градус	Степень раскрытия (ширина), мм	Класс по модулю трещино- ватости (число трещин из 1 м)	Допол- нительные сведении
Первичной отдель- ности (диагене- тические) Напла- стования Выветри- вания Тектони- ческие	Перпенди- кулярно слоистости, рассекают пласты По слои- стое] и, образуют отдельности от тонко- до толсто- плитчатых Хаотичная ориенти- ровка, извилистые, затухают с глубиной * Четко вы- раженные системы региональ- ного рас- простра- нения	Вертикаль- ные, 80— 90 Крутопа- дающие, 45—80 Наклонные, 35—45 Пологие, 10—35 Горизон- тальные, 0-10	Скрытые Закрытые Открытые: тонкие <1, мелкие 1-5, средние 5-20, крупные 20—100, очень крупные >100	I. Слабо- трещинова- тые, <1,5 II. Средне- трещино- ватые, 1,5-5 III. Снль- нотрещи- новатые, 5-30 IV. Очень сильнотре- трещино- ватые, >30	Длина Блочное гь Коэффи- циент трещинной пустот- НОСТИ Кт. и (площадь трещинных пустот в массиве пород): весьма сильнотре- щнновагые, >10 % сильнотре- щиноватые, 5-10 %; среднетре- щнноватые, 2-5 %; слаботре- щпноватые <2 % Выполне- ние трещин Зарисовки
Особенно внимательно исследуются пески переходных разностей от мелких
к пылеватым, так как в зависимости от колебании гранулометрического состава
один и тот же грунт может быть отнесен к сильно- или среднепучинистому что
приводит к принципиально различным проектным решениям. В этом случае сле-
дует либо выявить закономерности в распространении пылеватых и мелких песков
и произвести районирование, либо, при отсутствии таких закономерностей,
отнести пески к одной номенклатуре по преобладающим результатам анализов.
Просадочные явления. Процесс замачивания водой лёссов и лёссо-
вых пород сопровождается проездкой, которая может вызывать изменения формы
поверхности земли. Эти просадки происходят как под воздействием естественных
факторов (атмосферные осадки, поверхностные и подземные воды), так и под
влиянием искусственного замачивания производственными и бытовыми водами.
Часто просадочные явления вызываются или активизируются нарушением при-
родного равновесия среды при строительстве.
Для целей проектирования, в зависимости от возможности проявления проса-
дочных явлений, территории подразделяются на территории с условиями I типа —
просадка грунта под действием собственного веса практически отсутствует или не
превышает 5 см и условиями II типа — просадка грунта под действием собствен-
ного веса превышает 5 см.
79
Таблица 59
Характерные мерзлотные явления
Явление	Породы	Наличие влаги *s*«*4i	Морфологические проявления
Пучение: се-	Пески мелкие и	Водонасы-	Образование пучин в
зонное, много- летнее	пылеватые; гли- нистые и крупно- обломочные поро- ды с глинистым заполнителем	щепные	виде бугров высотой до 50 см, нарушение поверх- ностей полотна дорог, вы- пирание	конструкций фундаментов
Бугры пуче-	Многолетне-	Избыточная	Образование бугров вы-
ни я:	торфя- ные, торфяно- минеральные, минеральные	мерзлые породы	влажность, миграция влаги	сотой до нескольких мет- ров, после протаивания образуются западины, озера и болота
Термокарст	То же	Вытаиваю- щий подзем- ный лед	Пустоты, просадочные формы, ложбины, блюдца, западины, полости, запол- ненные привнесенным ма- териалом. Деформации по- верхности земли, зданий и сооружений
Растрескива- ние	Различные, в том числе и скальные		Образование плоских многоугольников (полиго- нальных форм), зияющих трещин, полостей с при- внесенным материалом, бугров, валов, потоков, нависающих форм
Склоновые	Оттаивающие	Увлажнение	Гравитационное переме-
явления (соли-	породы склона,	и осушение	щен не переменно-промер-
флюкция)	залегающие на постоянно мерз- лых слоях	под действием атмосферных явлении	зающих выветрелых об- ломков по склонам кру- тизной более 2°. Шлейфы, потоки, языки, сплавы и другие линейные формы
Образование структурных почв	Сортированный криогенный ма- териал		Пятна-медальоны, коч- коватость, кольца (венцы), каменные поля или рос- сыпи (моря), каменные по- токи (курумы), каменные полосы (чашевидные скло- ны), «пятнистые тундры»
Наледи		Изл и ваю- щисся подзем- ные или по- верхностные воды	Скопление льда на по- верхности земли за счет выхода подземных вод (обычные), вод рек и ручь- ев (речные), подрусловых и поверхностных вод (сме- шанные) и вод за счет от- качек (искусственные). Бугры, валы, потоки, на- висающие натеки и др.
80
Просадочные явления на территориях с условиями I типа возможны лишь
при дополнительных нагрузках от строящихся сооружений.
Инженерно-геологические исследования при оценке просадочных процессов
заключаются в изучении следующих факторов: общие геолого-литологические
условия распространения и залегания просадочных пород; физико-механические
свойства и оценка просадочных свойств пород — оценка н прогноз возможного
замачивания пород в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружении;
разработка рекомендаций по борьбе с просадочными явлениями.
Инженерно-геологические изыскания в районах распространения просадоч-
ных пород проводятся в соответствии с требованиями СНиП 11-15-71.
При инженерно-геологической съемке особое внимание уделяется картирова-
нию форм микрорельефа. Выделяются случаи просадочпости, деформации зданий
и сооружений. Специально изучается возможность утечек воды из существующих
коммуникаций. По имеющимся обнажениям или специально пройденным выработ-
кам производится тщательная зарисовка текстуры пород, фиксируется чередова-
ние литологических разностей, выявляются погребенные почвы, карбоиатность
пород, характер и ориентировка включений. Проходится редкая сеть выработок,
однако их глубина и частота отбора проб увеличиваются по сравнению с районами,
где просадочные породы нс встречаются.
При полевом описании, помимо общих требований, обращается внимание на
макропористость, слоистость, карбоиатность. наличие и характер включении. При
описании макропор отмечается их форма, диаметр и ориентировка (вертикальные,
горизонтальные, наклонные, хаотичные и т. д.). Подсчитывается количество
макропор на 1 см2. Подсчет макропор проводится по специально приготовленной
палетке с окошечками в виде квадратов площадью по 1 см2. Количество макропор
определяют как среднее по 5—10 определениям при разных положениях палетки.
В предгорных районах замеряется ориентировка галек и других включений.
Количество определений должно быть не менее 20—30. Выявляются ходы земле-
роев, остатки корней растительности и т. д. Очень важно изучение закономер-
ностей структурно-текстурных особенностей пород во глубине, так как визуаль-
ные признаки могут оказаться главными при расчленении толщи по ограниченному
количеству определений просадочных свойств.
Таблица 60
Оценка сейсмогеологнческих условий [39]
Неблагоприятные условия	Благоприятные условия
Расчлененный рельеф местности: крутые
склоны, обрывистые берега, овраги, ущелья
Многослойность пород при значительном
наклоне пластов или поверхности их кон-
такта
Наличие тонкого поверхностного слоя,
перекрывающего скальные породы
Выветрелость пород и значительная нару-
шен пость их физико-геологическими про-
цесса ми
Участки, на которых порода (грунт) от со-
трясения может приобретать остаточные де-
формации под действием гравитационных сил
(обвалы, осыпи, оползни, карст)
Участки, расположенные вблизи тектони-
ческих линий и зон
Горизонтальная поверхность
территории
Однородность пород или их
переслаиваемость при горизон-
тальном залегании пластов
Толщи рыхлых пород мощ-
ностью многие десятки и сотни
метров
Невыветрелые породы
Участки, не подвергающиеся
остаточным деформациям
Участки, удаленные от текто-
нических линий и зон
81
Таблица Gl
Инженерно-геологические процессы и явления
(по различным источникам)
Процессы
Явления
Разработка твердых полезных иско-
паемых, проходка линий метрополи-
тена, туннелей и других подземных
сооружений
Нагрузка на породы от возводимых
зданий и сооружений
Откачки подземных вод, нефти и
газа
Изменение гидрологических и гид-
рогеологических условий
Изменение теплового режима
Нарушение устойчивости пород на
склонах за счет их подрезки, измене-
ния растительного и почвенного по-
кровов, строительства сооружений и
т. п.
Осушение или обводнение пород
Изменение химического состава по-
род и подземных вод
Нарушение условий природного вза-
имодействия (создание водохранилищ,
искусственных покрытий, нарушение
растительного и почвенного покровов,
изменение условий стока и др.)
Накопление перемещенных, изменен-
ных естественных пород и искусствен-
ных материалов
Перемещение масс породы. Измене-
ние поверхности земли. Оседание и
провалы. Изменение напряженного со-
стояния пород
Деформация пород
Оседание поверхности, активизация
карстовых процессов
Затопление и подтопление террито-
рий, заболачивание
Оттаивание мерзлых пород, вытаива-
ние подземных льдов, активизация или
развитие термокарста, образование пу-
чин, наледей и т. д.
Активизация склоновых процессов
(оползни, обвалы и др.). Формирова-
ние селей
Оседание пород, явления набухания,
усадки, разуплотнения, образование
трещин оседания
Активизация карстовых процессов,
засоление почв и грунтов
Оврагообразование, эрозия почв, пе-
реработка берегов водохранилищ, ак-
тивизация различных физико-геологи-
ческих процессов и связанных с ними
явлений
Образование техногенных отложений
Сенс м п ч е с к и е я в л е н н я. Сейсмические явления делятся на
естественные (землетрясения, горные обвалы, карстовые провалы и др.) и искус-
ственные (воздушные, подземные и наземные взрывы).
Основные критерии, определяющие условия строительства в сейсмических
районах, — оценка возможной силы землетрясения и геологические условия
площадки строительства.
Основой для микрорайоннрования является совместный анализ геологических
(в том числе тектонических), гидрогеологических, инженерно-геологических,
геоморфологических условий и результатов геофизических исследований. Райони-
рование проводится на планах масштаба 1 : 10 000 и крупнее. Данные о тектонике
района, очаги землетрясений и другие сведения регионального характера изуча-
82
ются в радиусе до 100 км от проектируемого объекта и наносятся на карты мас-
штаба не мельче 1 : 200 000.
В табл. 60 приведены данные по общей оценке сеисмогеологическнх
условии.
Инженерная деятельность ч с л о в с к а. В табл. Ы показаны
геологические процессы, вызванные инженерной деятельностью человека. Очень
часто инженерно-геологические процессы не только тесно сьязаны с физнко-
геологнчсскимн процессами, но и активизируют их, хотя известны и инженерно-
геологические процессы в счистом» виде, которые приводят к явлениям, не отме-
чавшимся в данном районе.
Инженерно-геологические исследования в районах с инженерно-геологи-
ческими явлениями принципиально не отличаются от исследовании в районах
с физико-геологическими явлениями, однако в первом случае особо* внимание
уделяется изучению искусственных факторов.
Глава IV
ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОГЕОЛОГИЯ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Инженерная гидрогеология. Раздел гидрогеологии, изу-
чающий подземные воды как одни из факторов, влияющих на инженерную дея-
тельность человека, и воздействие инженерной деятельности на подземные воды,
называется инженерной гидрогеологией.
Инженерно-гидрогеологические условия (в д а л ь -
и е й ш е м - г и д р о г ео л о г и ч ес к и е условия). Под ними под-
разумевается совокупность признаков, характеризующих наличие и условия за-
легания подземных и хозяйственных вод, литологический состав и водные свой-
ства водоносных пород, режим подземных вод, химический состав подземных
и производственных вод, влияющие на условия строительства и физико-геоло-
гиччкие процессы. Факторы гидрогеологических условий приведены в табл. 62.
Классификация подземных вод. Единая классификация
подземных вод отсутствует. Для инженерных целей удобно пользоваться различ-
ными признаками, представленными в табл. 63.
По условиям залегания выделяют поровые, пластовые, трещин-
ные, карстовые и трещинно-жильные подземные воды. Очень часто встречаются
воды смешанных условий залегания: порово-пластовые, трещинно-пласто-
вые и др.
По гидравлическим признакам воды могут быть: нснапорные (безнапорные),
или воды со свободной поверхностью, и напорные, т. е. имеющие гидравлический
напор. Напорные воды залегают в водоносных породах, перекрытых сверху водо-
упорными породами. В случаях частичного перекрытия водоносных пород водо-
упорными, различают воды с местным напором. Напор воды измеряется напор-
ной (пьезометрической) поверхностью, т. е. поверхностью, до которой поднима-
ются или могут подняться напорные воды.
По геологическим условиям выделяют верховодку, грунто-
вые и подземные (межпластовые и артезианские) воды.
Верховодка — это ближайшая к поверхности земли разновидность безна-
порных подземных вод, отличающаяся изменчивостью во времени и не имеющая
сплошного распространения. К верховодке относят:
—	воды, приуроченные к поверхности небольших линз водонепроницаемых
пород, залегающих в зоне аэрации. Эти воды образуются за счет притока по-
верхностных вод, тесно связаны с климатическими особенностями;
—	воды, приуроченные к прослоям пород, обладающих меньшей фильтра-
ционной способностью, чем вышележащие породы;
—	воды, образующиеся в случае затопления паводковыми водами;
—	воды, скапливающиеся в погребенных почвах и над ними.
Грунтовые воды — это воды первого от поверхности (кроме верховодки)
постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на первом
водоупорном слое. Грунтовые воды, как правило, имеют свободную водную
поверхность, т. е. являются ненапорными.
Различают грунтовые воды открытого типа, если над ними нет водоупорной
кровли, п покрытого типа, если над ними залегает водоупорный слой. Обычно
грунтовые воды не доходят до поверхности кровли водоупорных пород, однако
во время усиленного питания подъем их уровня достигает кровли водоупора и
отмечаются так называемые местные напоры.
Подземные воды. Несмотря на то что и верхогодка и грунтовые воды явля-
ются подземными водами, термин «подземные воды» применяется к водам, зале-
84
Таблица 62
Факторы инженерно-гидрогеологических условий
Фактор
Наличие и условия за-
легания подземных вод
Наличие утечек хозяй-
ственных вод
Литологический состав
и водные свойства водо-
носных пород
Режим подземных вод
Химический состав под-
земных и производствен-
ных вод
Совокупность гидрогео-
логических и других фак-
торов
Влияние на инженерно-геологические
условия строительства
Необходимость водоотлива при строительстве
котлованов, водопонижение при инженерной под-
готовке территории, гидрозащита заглубленных
сооружений, строительство дренажных сооружений
Возможное подтопление участка в период экс-
плуатации зданий и сооружений, изменения свойств
грунтов и условий физико-геологических явлений
Выбор методов водопонижения и откачек при
строительстве крепления стенок котлованов, от-
косов и т. д., конструкции дренажных сооружений
Прогноз изменения уровня грунтовых и подзем-
ных вод в зависимости от геологических, гидро-
геологических, гидрологических, метеорологических
и других естественных условий. Прогноз влияния
искусственных факторов как на повышение уровней
подземных вод (строительство и эксплуатация зда-
ний и сооружений с мокрым технологическим про-
цессом, устройство водоподпорных сооружении и
т. д.), так и на их понижение (строительство ме-
лиоративных, дренажных сооружений, тоннелей,
метро и т. д.)
Выбор оптимальных сроков проведения земляных
работ и выяснение факторов, влияющих на стои-
мость строительства. Учет возможного вымывания
песчаных и глинистых частиц и растворения солей.
Предотвращение прорыва напорными водами выше-
лежащего слоя пород
Необходимость учета агрессивных свойств воды
при строительстве здании и сооружений. Выбор
способов антикоррозионных мероприятий. Влияние
химического состава вод на развитие и возможную
активизацию физико-геологических процессов
Разработка мероприятий по охране окружающей
среды
гающим между двумя водоупорными пластами, или к определенным геологиче-
ским структурам. В первом случае говорят о межпластовых водах, во втором —
о водах артезианских бассейнов. Межпластовые воды могут быть напорными и
ненапорными, артезианские воды всегда имеют напор.
Подземные воды различают также и п о степени м и н о р а л и з а -
ц и и, т. е. по содержанию твердых неорганических растворенных веществ.
Обычно степень минерализации определяется как экспериментально найденный
сухой остаток, выраженный в граммах на литр или в миллиграммах на литр,
но иногда ее показывают как арифметическую сумму весовых количеств всех
ионов, содержащихся в исследуемой воде.
Существует подразделение подземных вод и по химическому
составу, являющемуся одной из важнейших характеристик для оценки агрес-
сивных свойств воды к искусственным н естественным материалам, а также для
прогноза влияния воды на развитие физико-геологических процессов, связанных
с растворением пород.
85
Таблица 63
Общая классификация подземных вод в инженерных целях
По условиям залегания	По гидрав- лическим признакам	По геоло- гическим условиям	По степени минера- лизации (содержа- нию растворенных веществ, г/л)	По химическому составу
Поровые Пластовые Трещинные Карстовые Трещинно- жильные Смешанные (порово-пласто- вые, трещинно- пластовые и др.)	Ненапорные 11апориые С местным напором	Верховодка Грунтовые воды Подземные воды: меж- пластовые, артезиан- ские	Пресные (^1) Слабосолонова- тые (1—3) Сильносолоно- ватые (3—10) Соленые (10— 50) Слабые рассо- лы (50—100) Крепкие рас- солы (^>100)	По анионам: гидрокарбонат- ные, сульфат- ные, хлорндные По катионам: кальциевые, магниевые, нат- риевые
Под химическим типом вод понимают соотношение содержаний анионов и
катионов. В зависимости от этой величины воды подразделяют на двух-, трех-,
четырех- и многокомпонентные.
Для инженерных целей природные воды разделяют на три класса по преоб-
ладающему аниону: гидрокарбонатные (карбонатные), сульфатные и хлорндные.
Классы подразделяют на три группы по преобладающему катиону: кальциевые,
магниевые, натриевые (калиевые). Наиболее принято записывать химический
состав воды с помощью условной формулы Курлова, где в числителе проставля-
ются концентрации анионов, а в знаменателе — концентрации катионов, выра-
женные в миллимолях. Анионы и катионы размещаются в убывающем порядке
слева направо; перед дробью проставляется величина минерализации (М) в грам-
мах на литр.
В качестве основных принимаются анионы СГ, SO2*, IICO3 и катионы Na+
Mg2*, Са2*. Наименование воде дается по преобладающим анионам и катионам.
Пример записи по формуле Курлова. При содержаниях СГ — 90 ммоль,
SO“4 — 6 ммоль, НСО3 — 4 ммоль, Na* — 75 ммоль, Mg2* — 15 ммоль, Са2+ —
— 10 ммоль и степени минерализации М —24 г/л, формула будет иметь вид
СГ908О?-бНСОз4
~4 Na*75Mg2*15Ca2*10 ’
Наименование химического типа — хлоридно-натриевый. Если бы содержание
катионов натрия превышало содержание анионов хлора, то химический тип воды
был бы натриево-хлоридиый и т. д.
Важным показателем химического состава является кислотность воды —
свойство, вызываемое содержанием веществ, диссоциирующих в растворе с об-
разованием иона водорода. Это свойство выражается водородным показателем pH,
представляющим собой десятичный логарифм концентрации (активности) ионов
водорода, взятый с положительным знаком: pH=lg[H*]. По величине pH
воды разделяют на нейтральные — pH = 7, щелочные — pH > 7 и кислые —
pH < 7. Особо выделяют весьма кислые — pH < 5 и высокощелочные воды —
pH > 9.
86
Жесткость воды обусловлена наличием ионов Са2* и Mg2*. Различают об-
щую жесткость, обусловленную содержанием в воде всех солей кальция и маг-
ния — Са(НСО3)2, Mg (НСО3)2, CaSO4, MgSO4, CaCI2, MgCl2; карбонатную (устра-
нимую) жесткость, обусловленную наличием в воде бикарбонатов (солей НСО3)
кальция н магния, выпадающих в осадок; постоянную (неустранимую) жесткость,
остающуюся в воде после удаления бикарбонатов, и некарбонатную жесткость,
равную разнице между общей жесткостью и карбонатной. Жесткость воды вы-
ражается в миллимолях на 1 л воды. 1 ммоль соответствует содержанию
20,04 мг/л Са2* или 12 16 мг/л Mg®*.
В материалах прежних лет может встретиться жесткость, выраженная в гра-
дусах. За один градус условно принималась жесткость воды, в 1 л которой со-
держится 10 мг CaO. I ммоль соответствует 2,8° по прежнему способу выражения.
По общей жесткости различают очень мягкие воды (<1г5 ммоль л), мягкие
(1,5—3 ммоль/л), умеренно жесткие (3—6 ммоль/л}, жесткие (6—9 ммоль л) и
очень жесткие (>9 ммоль/л).
Щелочность воды обусловливается наличием щелочей натрия NaOH, карбо-
натов и бикарбонатов натрия Na2CO3 н NaHCO3.
В зависимости от анионов различают гидратную, карбонатную и бикарбо-
натную щелочность. Выражают щелочность в миллимолях на 1 л. 1 ммоль/л
щелочности соответствует содержанию 40,0 мг/л NaOH; 53,0 мг л Na3CO3 и
84г22 мг/л NaHCO3.
АГРЕССИВНЫЕ СВОЙСТВА ВОД
Степень агрессивности вод. Воздействие агрессивных вод
на конструкции определяется наличием и концентрацией агрессивных агентов,
температурой, величиной напора или скоростью движения жидкости у поверхно-
сти конструкции. Воды по степени воздействия на конструкции подразделяются
на неагрессивные, слабоагрессивные, средлеагрсссивные и снлыюагрессивные.
Условия учета гидрогеологических факторов.
Нормы оценки агрессивности воды-среды приведены в СНиП 11-28-73. Оценка
агрессивности зависит от проницаемости грунтов, т. е. от их свойства пропускать
жидкость под воздействием перепада давления или напора (ранее это свойство
именовалось фильтрационной способностью грунтов).
Для оценки агрессивного воздействия воды-среды грунты разделяются на
сильно- и среднсфильтрующие (проницаемые) с коэффициентом фильтрации (про-
ницаемости) равным и более 0,1 м/сут и слабофильтруюшие (слабопроницаемые)
с коэффициентом фильтрации (проницаемости) менее 0,1 м/сут.
В случае величины напора вод, превышающей 10 м, степень агрессивности
воды-среды должна устанавливаться экспериментально.
Виды коррозии в о д ы - с р е д ы. Степень агрессивного воздействия
воды-среды на бетон конструкций в зависимости от показателя агрессивности
среды подразделяется по СНиП 11-28-73 на три вида в соответствии с данными,
приведенными в табл. 64.
Агрессивность по содержанию бикарбонатной щелочности. Общая щелоч-
ность воды обусловливается анионами слабых кислот: НСО3, СО3", H3SiO4 и др.
Общая щелочность выражается в миллимолях кислоты, необходимой для ее ней-
трализации до значении pH «4.
Оценка агрессивности воды приводится по содержанию бикарбонатной ще-
лочности НСО3. При содержании бикарбонатной Щелочности более 1,4 ммоль/л
вода будет неагрессивно'! для всех случаев безнапорных сооружении, а при
содержании более 2,0 ммоль/л — неагрессивной и для всех случаев напорных
сооружений.
Ь и карбонатная щелочность природных вод не может быть ниже 0,7 ммоль/л,
поэтому по степени воздействия на бетон по I виду коррозии не нормируется как
«си л ьн ©агрессивная».
Агрессивность Ко водородному показателю (pH). Обычно природные воды
имеют водородный показатель, изменяющийся от 6 до 8. Этот показатель снижа-
87
Таблица 64
Виды коррозии воды-среды
Вид
кор-
розии
Коррозионное воздействие
Показатели агрессивности
1
II
III
Выщелачивание растворимых
компонентов бетона
Образование растворимых соеди-
нений или продуктов, не обладаю-
щих вяжущими свойствами, в ре-
зультате обменных реакций между
компонентами цементного камня и
жидкой агрессивной средой
Образование и накопление в бе-
тоне малорастворимых солей, ха-
рактеризующихся увеличением объ-
ема при переходе в твердую фаз)
Бикарбонагная щелочность
Водородный показатель pH
Содержание свободной углекис-
лоты СО2
Содержание магнезиальных солей
(в пересчете на ион Mg2+)
Содержание едких щелочей (в пе-
ресчете на ионы К* и Na+)
Содержание сульфатов (в пере-
счете на ионы SOJ*)
Содержание хлоридов, сульфатов,
нитратов и других едких щелочен
при наличии испаряющихся поверх-
ностей
ется до величин 5,5—5 в ультрапресных подземных водах хлоридно-кальцневого
типа и некоторых углекислых минеральных водах. В болотных водах pH иногда
снижается до 4,5—4.
Особо низкие значения pH отмечаются для верховых болот — 4,0—4,9.
Для переходных болот pH составляет 5,0—5,5 для низинных 6,0—7,0.
Дождевые воды имеют pH « 6, речные воды — около 7, морские воды —
8—9.
В отдельных случаях встречаются сильнокислые воды, связанные с сульфид-
ными месторождениями, в которых pH < 4. Низкие значения pH могут отмечаться
и в водах, связанных с вулканическими проявлениями. Щелочным характером
обычно обладают воды открытых пресных водоемов в летний период и воды неко-
торых термальных источников, где величина этого показателя превышает 9. Воды,
связанные с засоленными почвами, имеют pH С 10.
Агрессивные свойства подземных вод к бетону проявляются при pH < 6,5.
Агрессивность по содержанию свободной углекислоты (СО2). Свободая угле-
кислота— это газ, растворенный в воде. Та часть свободной углекислоты, ко-
торая непосредственно вступает в реакцию с соединениями кальция, называется
агрессивной углекислотой. Термин «агрессивная углекислота» является услов-
ным. Агрессивные свойства свободной углекислоты зависят как от количества
свободной углекислоты, так и от наличия п количества ионов Са2+, СГ и SOt"
при определенной бпкарбонатпой щелочности, т. е. от количества компонентов,
способных связывать свободную углекислоту и уменьшать тем самым долю аг-
рессивной углекислоты. Таким образом, следует различать свободную, связан-
ную и агрессивную углекислоту.
Агрессивная углекислота определяется экспериментально и путем расчета.
Обычно агрессивными свойствами обладают мягкие воды, имеющие кислую
реакцию, н болотные воды, содержащие органические кислоты. Агрессивные
свойства подземных вод повышаются при значительной инфильтрации дожде-
вых и талых вод.
При минимально возможных содержаниях ионов CI и SO5’ и при мини-
мальной бпкарбонатпой щелочности вода является агрессивной при содержании
углекислоты более 15 ммоль/л для сильно- и среднефнльтрующих грунтов и бо-
лее 55 ммоль/л для слабофильтрующпх грунтов.
88
Агрессивность по содержанию магнезиальных солей. Оценивается по содержа*
пню в пересчете на ион Mg2*. Воды агрессивны при содержании магнезиальных
солей более 2000 мг/л в слабофильтрующих грунтах или более 1000 мг/л в осталь-
ных случаях.
Агрессивность по содержанию едких щелочей. Оценивается в пересчете на
ионы К* и Na*. Воды агрессивны при содержании ионов калия и натрия в слабо-
фильтрующнх грунтах более 80 г/л, в сильно- и среднефильтрующих грунтах —
более 50 г/л и для напорных сооружений — более 30 г/л.
Сульфатная агрессия. Этот тип агрессии оценивается по содержанию ионов
SO4 . Сульфатная агрессия связана с содержанием хлора и составом бетона. При
содержании сульфат-иона менее 300 мг/л во всех грунтах и менее 250 мг/л
для напорных сооружений воды неагрессивны. Очень часто сульфатная агрес-
сивность связана с местным загрязнением вод сульфатсодержащими материалами.
Агрессивность по содержанию хлоридов, сульфатов, нитратов и других
солей и едких щелочей. Эта агрессивность, как правило, связана с искусственными
источниками загрязнения грунтовых вод при суммарном содержании агрессивных
ионов более 10 г/л и учитывается только для испаряющих бетонных поверхно-
стей. Для напорных сооружений этот вид агрессивности оценивается по специ-
альным программам.
Признаки неагрессивной в о д ы - с р е д ы. В табл. 65 при-
ведены показатели агрессивности среды, при которой воды являются неагрессив-
ной средой.
Таблица 65
Содержание химических компонентов, при которых воды
являются неагрессивной средой для любых плотностей
бетона всех сооружений
Показатель агрессивности среды
Сильно- и среднефиль-
трующие грунты
Л'ф > 0.1 м/сут.
открытые водоемы
Слабофиль-
трующие
грунты
Д ф «СО. 1 м/сут
Би карбонатная щелочность НСОд.
ммоль/л
Водородный показатель pH
Содержание свободной углекислоты
СО2, мг/л
Содержание магнезиальных солей
в пересчете на ион магния Mg2*, мг/л
Содержание едких щелочей в пере-
счете иа ионы калия К+ и натрия .Na*,
г/л
Содержание сульфатов в пересчете
на ионы SO4”, мг/л
Содержание хлоридов, сульфатов,
нитратов и других солей и едких ще-
лочей при наличии испаряющих по-
верхностей
<1000
<50 (для напорных
сооружении <30)
<300 (для напорных
сооружений <250)
<10 (для напорных
сооружений по специаль-
ным указаниям)
Не норми-
руется
<55
<2000
<80
<300
<10
В случаях превышения критериев этой таблицы оценку агрессивности сле-
дует проводить в соответствии с требованиями СНиП П-28-73*.
КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ И вод
Коррозией металлов называется разрушение металлов вследствие
химического пли электрохимического взаимодействия их с коррозионной
средой.
89
Признаки коррозионной актив
Коррозионная среда	Материал подземных металлических конструкций	Удельное электриче- ское сопро- тивление, Ом -м	Величина потери массы стального образца, г	
Грунты (почвы)	Углеродистая сталь Свинцовые оболочки Алюминиевые оболочки	<100	1 1 V	
Грунтовые воды Блуждающие токи	Свинцовые оболочки Алюминиевые оболочки Металлические сооружения	Наличие С и землей	блуждающих	
Исследования коррозионной активности грунтов и грунтовых вод проводятся
в соответствии с требованиями ГОСТ 9.015—74. Признаки коррозионной актив-
ности грунтов и грунтовых вод приведены в табл. 66.
Коррозия металлических сооружений зависит от плотности анодного тока,
стекающего с поверхности (оболочки) сооружения. Коррозионной средой явля-
ются грунты, грунтовые воды продукты жизнедеятельности микроорганизмов,
а также блуждающие токи, образующиеся от различных электроисточников,
в основном от работы электрифицированного транспорта. Коррозионная актив-
ность грунтов и грунтовых вод определяется по косвенным признакам, наличие
и потенциал блуждающих токов — измерениями в поле.
Грунтовая (почвенная) коррозия. Активность коррозион-
ных процессов зависит от состава и состояния грунтов (почв), представляющих
собой определенную электрическую среду, своеобразный «грунтовый электролит».
Основное влияние оказывает влажность — как переменный фактор для каж-
дого из типов грунтов, существенно изменяющая их электрическое сопротивление.
Чем меньше удельное электрическое сопротивление, тем выше электрическая
проводимость и, тем самым, выше коррозионная активность грунтов.
Удельное электрическое сопротивление зависит от степени минерализации
поровых вод, — чем выше степень минерализации, тем ниже электрическое
сопротивление. Дополнительное насыщение частично водонасыщенных пород
дождевыми и талыми водами увеличивает их электрическое сопротивление и сни-
жает коррозионную активность. Максимальная скорость коррозии достигается
при определенной влажности (0,12—0,25), обеспечивающей повышенную минера-
лизацию поровых вод. после чего при дальнейшем увлажнении скорость корро-
зии падает.
Коррозионную активность грунтов по отношению к углеродистой стали
можно определять опытным путем по потере массы стандартного образца металла
(ПМТ), погруженного в пасту из испытываемого грунта, и по плотности поляри-
зующего тока (ППТ). Сущность последнего метода заключается в измерении раз-
ности потенциалов при прохождении тока различной плотности через испыты-
ваемую пасту грунта до стабилизации процесса поляризации.
По всем трем методам (химическому, ПМТ и ППТ) проводят сравнение полу-
ченных результатов и оценивают коррозионную активность по максимальному
показателю.
Коррозионная активность грунтов по отношению к свинцовой оболочке ка-
беля определяется по величине pH, количеству органического вещества (гумуса)
90
Таблица 66
ности грунтов и грунтовых вод
Показатели коррознонноП активности
	Плот- ность поляри- зующего тока. мА/см3	pH	Органиче- ские ве- щества	Общая жест- кость, ммоль/л	Нитрат-нон	Хлор-нон	Ион железа
	>0,05	<6,5 <6,0	>0,01 %	—	>0,0001 %	>0,001 %;	>0,002 %
		<6,5 <6,0	>20 мг/л	>5,3 -	>10 мг/л	>5 мг/л	>1,0 мг/л
токов и разность потенциалов между подземным металлическим сооружением
и нитрат-иона, а по отношению к алюминиевым оболочкам — по величине pH
количеству хлор-нона и иона железа.
Коррозионная активность грунтовых вод Корро-
зионная активность грунтовых вод определяется по их химическому составу
аналогично оценке коррозионной активности грунтов, но с другими пределами
содержания химических компонентов.
Коррозия блуждающими токами. Основным источником
блуждающих токов является электрифицированный рельсовый транспорт. Обычно
интенсивность коррозии блуждающими токами выше, чем грунтовая коррозия.
При исследованиях блуждающих токов необходимо определить их наличие,
потенциал и направление.
ОТБОР ПРОБ ВОДЫ
Правила отбора проб. Пробы воды на общий анализ отбираются
в стеклянную или полиэтиленовую посуду в количестве, указанном в табл. 67.
Перед взятием пробы посуда и пробки тщательно промываются и ополаскиваются
не менее трех раз водой, отбираемой на анализ. Закупорка проводится резино-
выми, полиэтиленовыми или корковыми пробками, причем в бутылке необхо-
димо оставлять небольшое количество воздуха. При длительной транспортировке
пробки заливаются смесью парафина и гудрона (65—50 % парафина и 35—50 %
гудрона) или другой изоляционной мастикой. К каждой бутылке привязывается
паспорт, содержащий сведения в месте отбора, номере пункта отбора, глубине
отбора и дате отбора. При транспортировке в зимнее время бутылки оборачива-
ются теплоизоляционным материалом: соломой, шлаковатой и т. д. При необхо-
димости долгого хранения вода консервируется добавлением 2 мл хлороформа на
1 л воды, о чем делается запись на этикетке. В пробу воды для определения аг-
рессивной углекислоты добавляют 4—6 г химически чистого СаСО3 на одну бу-
тылку. Можно добавлять истолченный до порошка мрамор, в этом случае на эти-
кетке делается надпись «с порошком мрамора». Транспортировка проб воды осу-
ществляется в специальных ящиках. Дно ящика и промежутки между бутылками
заполняются опилками. Пробы отбираются после прокачки из колодцев, шурфов
и скважин насосом, эрлифтом или желонкой до полного осветления либо после
перерыва в бурении продолжительностью не менее одного часа. Необходимо
прокачать не менее двух-трех объемов столба воды в выработке, а при бурении
91
Таблица 67
Минимальное количество воды, необходимое для анализов
Тип анализа	Количество воды, л		
	при повышенной минерализации (сухой остаток больше 1500 мг/л)	при средней мине- рализации (сухой остаток от 500 до 1500 мг/л)	при малой мине- рализации (сухой остаток меньше 500 мг/л)
ПОЛНЫЙ	1,0	1.5	2,0
Сокращенный	0,5	1.0	1.5
Полевой	0,25	0,5	0,5
Примечания. 1. Для полного и сокращенного анализа воду отбирать не
менее чем в 2 бутылки. 2. Из каждого исследуемого водоносного горизонта отбирается
не менее трех проб.
с промывкой — не менее 10—15 объемов. Отбор проб воды производится или
непосредственно в посуду, которая подлежит транспортировке, или специальными
водоотборникамп. Бутылку с закрытой пробкой, к которой привязан тонкий
шнур, на веревке или шланге погружают на необходимую глубину. Непосредст-
венно к бутылке прикрепляют груз. На требуемой глубине отбора пробку из
бутылки выдергивают шнуром, наполняют емкость и поднимают ее на поверхность.
Документация. Техник-геолог должен принимать непосредственное
участие в подготовке пробоотборника, отборе пробы воды и ее упаковке. Сразу же
после отбора пробы делается соответствующая запись в журнале проходки горно-
буровой выработки или в специальном журнале обследования водоисточника.
В журнале отмечается цвет, прозрачность, запах воды и т. д.
ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ (ФИЛЬТРАЦИЯ) ПОРОД
Типизация гидрогеологических условий. Много-
образие гидрогеологических условий в зависимости от особенности фильтрации
и условий залегания исследуемых пластов влияет на расчетную гидрогеологи-
ческую схему. Наиболее приемлема типизация, предложенная в работе [4] и
представленная в табл. 68.
Методы изучения фильтрационных свойств по-
род. В инженерных целях применяются различные методы определения фильтра-
ционных свойств пород, представленные в табл. 69.
Выбор расчетной схемы. Выбор расчетной схемы откачки оп-
ределяет методику производства работ и обработку полученных результатов.
На выбор расчетной схемы влияют: параметры водоносного пласта, характер
подземных вод, состав пород водоносного слоя и водоупоров, а также положение
фильтра или водозаборной части скважины.
Факторы, влияющие на выбор расчетной схемы, приведены в табл. 70.
Часто для ориентировочных расчетов, выбора расстояния наблюдательных
скважин от центральной и т. д. необходимо иметь приближенные сведения о ко-
эффициентах фильтрации. С этой целью можно пользоваться табл. 71, составлен-
ной по материалам из различных источников.
По результатам откачек рассчитывается коэффициент фильтрации по фор-
мулам, приведенным в табл. 72.
Радиус влияния может быть оценен по табл. 73.
В табл. 74 приведены величины сопротивлений £0, |lt учнтываю1цнс соот-
ветственно несовершенство центральной, первой и второй наблюдательных сква-
жин. Эти величины зависят от отношения длины водоприемной части скважины /
к мощности водоносного горизонта щ и от отношения мощности водоносного го-
92
Таблица 68
Типизация гидрогеологических условий [4]
Типы, зависящие от характера разреза		Подтипы, зависящие от		граничных условий в	плане	
	1	2	3	4	5	6
I Однородный или од- нородно-анизотропный пласт II Двухслойная толща пород различной прони- цаемости с горизонталь- ной границей между слоями III Трехслойная и мно- гослойная толщи пород различной проницаемо- сти с горизонтальными границами между слоями IV Проницаемость по- род не подчиняется опре- деленной закономерности	Неогра- ниченный водо- носный пласт	Водоносный пласт имеет одну прямо- линейную границу с другим пластом, обладающим иной про- ницаемостью	Водоносный пласт имеет две параллельные границы неодно- родности (поло- сообразный пласт, контакти- рующий с поро- дами иной про- ницаемости)	Полузакрытый пласт. Водонос- ный пласт со всех сторон ог- раничен порода- ми меньшей про- ницаемости по сравнению с по- родами основного пласта	Проницаемость пород не под- чиняется оп- ределенной закономер- ности	Комбинация различных подтипов в отдельных частях разреза
Таблица 69
Методы определения фильтрационных свойств пород
Основные	Разновидность	Область применения
Опытные полевые работы	Откачки (пробные, одиноч- ные, кустовые) Наливы и нагнетания в шур- фы и скважины Экспресс-методы (опережаю- щее опробование специальными отборниками) Режимные наблюдения	Наличие водоносного гори- зонта Наличие неводонасыщенных пород выше уровня грунтовых вод Быстрая приближенная оцен- ка фильтрационных свойств по- род Ответственные сооружения в сложных, изменчивых гидрогео- логических условиях
Лабора- торные методы	Определение водопроницае- мости по данным грануломет- рического состава пород Исследования образцов нена- рушенного и нарушенного сло- жения в фильтрационных при- борах Исследования в приборах под нагрузкой	Песчаные и крупнообломочные породы, приближенные методы оценки Уточнение лабораторных ис- следовании по данным полевых опытов, оценка значений водо- проницаемости Глинистые породы
Геофизи- ческие методы	Электролитический метод (резистиви метр и я) Расходометрия Акустические методы каро- тажа	Применяются в трещиноватых, закарстованных породах
Комплекс- ные методы	Сочетание опытных полевых лабораторных и геофизических методов	Ответственные сооружения в сложных гидрогеологических ус- ловиях, особенно вблизи откры- тых водоемов
ризонта к радиусу центральной скважины г. При пользовании табл. 74 следует
учитывать, что:
—	величиной г следует пользоваться при определении £0; г1 и г2 — соот-
ветственно и £2;
—	при определении величины g для безнапорных горизонтов мощность
водоносного горизонта т уменьшается на половину понижения в центральной
скважине;
—	если фильтр центральной скважины незатоплсниый, то его длина /
уменьшается на половину длины осушенной части фильтра;
—	если наблюдательные скважины находятся на расстоянии, равном или
превышающем мощность опробуемого водоносного пласта, то их несовершенст-
вом можно пренебречь.
Определение коэффициента фильтрации по дан-
ным откачки. Методика проведения откачек подробно изложена в много-
94
Таблица 70
Факторы, влияющие на выбор расчетной схемы откачки
Характер
водоносного пласта
Степень
вскрытия пласта
расположение рабочей
части (фильтра)
Режим фильтрации
Разновидности
откачек
По отношению к бли-
жайшему водоему:
вне влияния водоема —
пласт не ограниченный
в плане
вблизи водоема, депрес-
сионная воронка дости-
гает берега — пласт по-
луограниченный
вблизи водоема, депрес-
сионная воронка дости-
гает водоема — пласт ог-
раниченный
По гидравлическому
типу пласта:
напорный
безнапорный
По мощности пласта:
ограниченный
неограниченный
Совершенные сква-
жины (длина водопри-
емной части равна мощ-
ности водоносного пла-
ста)
Несовершенные сква-
жины (длина водопри-
емной части меньше
мощности водоносного
пласта)
В напорных водах
В безнапорных водах
Затопленный фильтр
в безнапорных водах
находится в средней
части водоносного пла-
ста
То же. фильтр при-
мыкает к кровле водо-
упора
Незатопленный
фильтр в безнапорных
водах
Затопленный фильтр
в напорных водах
То же, фильтр нахо-
дится в средней части
водоносного пласта
То же, фильтр при-
мыкает к кровле водо-
упорного основания
Установившийся;
постоянный дебит при
стабилизировавшемся
понижении;
постоянное пониже-
ние при стабили-
зировавшемся дебите
Неустановившийся:
а >
дебит постоянный, по-
нижение (напор) ме-
няется во времени; по-
нижение (напор) посто-
янное, дебит изменяет-
ся во времени; дебит и
понижение изменяются
во времени
Квазиустановив-
шийся
По числу пониже-
ний:
одно понижение;
два и более пони-
жении
По виду:
прокачки;
из одиночных сква-
жин;
кустовые
Таблица 71
Ориентировочные значения коэффициентов фильтрации (Аф)
Породы, отложения
Л'ф. м/сут
Породы, отложения
Лф. м/сут
Галечник крупный, чи-	>500	Скальные с волосяной	0,01—0,001
стый, без заполнителя;		трещиноватостью	
за карстованные породы		Пески моренные	0,1—1
с кавернами и полостями		Супеси моренные	0.01—0.1
Галечник чистый	200—500	Лёссы	0,25-0.50
Гравий чистый	100—200	Супеси	О.Ю-0,70
Гравийный грунте пес-	50—150	^Суглинки легкие	0,05—0,10
чаным заполнителем		Суглинки тяжелые	0,05—0,005
Пески гравелистые	50—100	Глины	<0,001
Пески крупнозерни-	20—75	Торф малоразложив-	1-4,5
стые		ши йся	
Пески среднезернистые	5—20	Торф среднеразло-	0,15—1
Пески мелкозернистые	1—5	живши йся	
Пески пылеватые	0,5—1	Торф сильноразло-	0,01—0,15
Скальные сильнотре-	70—150	живши йся	
щиноватые		Илы	0,0003—
Скальные среднетрс-	20—60		0,07
щиноватые	1		
численных руководствах (см., например, «Справочник гидрогеолога», Госгеол-
техиздат, 1962 и др.).
При инженерно-геологических изысканиях наиболее часто применяются
откачки из одиночных скважин и кустовые откачки. Для приблизительной оцен-
ки фильтрационных свойств пород применяются прокачки. При небольших де-
битах производится снижение уровня подземных вод откачкой желонкой с наблю-
дением времени восстановления уровня.
Н а л и в ы в шурфы. Метод применяется при необходимости определе-
ния коэффициента водопроницаемости (фильтрации) в породах, залегающих выше
уровня грунтовых водили кровли напорного пласта (зона неполного водонасыще-
ния). Наливы в шурфы проводятся с учетом требований ГОСТ 23278—78.
В местах производства опытов должны быть пройдены скважины или шурфы
на полную глубину исследуемого слоя до заглубления в подстилающий слой или
до вскрытия грунтовых вод. В случае однородного по литологическому составу
слоя и отсутствия грунтовых вод глубина выработок должна быть на 3—5 м ниже
отметки дна шурфа, из которого намечаются опытные наливы. Отбор проб грунтов
для определения гранулометрического состава пород и их физических свойств
производится из каждого выделенного слоя не реже, чем через 0,5 м. Испытания
выполняются в породах, однородных по литологическому составу и плотности
сложения.
Проведение опытов. На тщательно зачищенное дно шурфа устанавливается
инфильтрометр, представляющий собой металлический цилиндр, изготовленный
из листового железа толщиной 1,5—2,0 мм, диаметром 30—50 см, высотой 30—
40 см. Удобно пользоваться цилиндрами диаметром 35 см, так как для этого
диаметра имеются готовые таблицы расчетов. Нижние края цилиндров с внешней
стороны заостряются.
В плотные глинистые породы цилиндры залавливаются на глубину 1—3 см,
затем пространство между цилиндром и стенками шурфа плотно забивается по-
родой с дна шурфа.
В рыхлые песчаные и крупнообломочные отложения цилиндры вдавливаются
на jo—20 см с одновременной выемкой грунта из кольца и последующим задавли-
ванием еще на 1—3 см.
96
Таблица 72
Солодухин М. Л. и др.
Формулы для расчета коэффициента фильтрации
Условия откачки	Степень вскрытия пласта	Напорные воды	Безн апорные воды
Для центральной сква- жины опытного куста и для одиночной скважины	Совершенные скважины	0.366Q 1g — 	го mS0	0.73Q 1g -у- (2Н So) So
	11есовер шейные скважины	0.366Q f)g А+о,217^1	0.73Q [)g —+0,217=о Г0	
		mS0	(2Н - So) So
Для центральной и на-
блюдательной скважин
опытного куста
Совершенные
скважины
0.366Q 1р
т (So — Si)
0.73Q 1g 2k
___го
Несовершенные
скважины
O,366Q
1g 21_ + 0,217 (?„-£,)
'о
Для двух наблюдатель-
ных скважин опытного
куста
Совершенные скважины	0.366Q 1g — r t	0.73Q 1g 2k r 1
	т (Si — S2)	(2/7 — Si — S;) (Sj — S2)
Несовершенные скважины	0.366Q Fig 2k 4-0,217 (51 —g2)l r I	0.73Q [1g 2k 4.0,217 (gj-EJ rl
	m (3>i — S2)	(2/7 - Sj - S2) (S! - S2)
Примечание. Q — дебит скважины; т — мощность пласта напорных вод; Н — мощность пласта безнапорных вод; /? — радиус
влияния откачки: г0 — радиус водоприемной части скьажины; rJf rt — расстояния первой и второй наблюдательных скважин от централь-
ной; So, Slt Sa — понижение уровня соответственно в центральной, первой и второй наблюдательных скважинах; St* £а — величины,
учитывающие несовершенство центральной, первой и второй наблюдательных скважин.
Таблица 73
Ориентировочные значения радиуса влияния
(по Е. С. Кариышеву и др., 1972 г.)
Радиус влияния, м
Породы	напорные пласты	ненапорные пласты
Супесчаные отложения, пылеватые пески	150	20
Пески мелкозернистые	500	50
Пески среднезерн истые	1000	80
Пески крупнозернистые и гравелистые	—	100
Таблица 74
Величины j-, учитывающие несовершенство скважин
(по Е. С. Карпышеву и др., 1972 г.)
т/г или Н/г
или //н	0,5	1	3	10	30	100	200	500	1000	2000
0,05	0,00423	0,135	2,3	12,6	35,5	71,9	94	126	149	169
0,1	0,00391	0,122	2,04	10,4	24,3	42,8	53,8	69,5	79,6	90,9
0,3	0,00297	0,0908	1,29	4,79	9,2	14,5	17,7	21,8	24,9	28,2
0,5	0,00165	0,0494	0,656	2,26	4,21	6,5	7,86	9,64	11.0	12,4
0.7	0,000546	0,0167	0,237	0,879	1,69	2,67	3,24	4,01	4,58	5,19
0,9	0,000048	0,0015	0,0251	0,128	0,3	0,528	0,664	0,846	0,983	1.12
Таблица 75
Высота капиллярного поднятия, /iK [33]
Грунт
лк. М
Суглинок тяжелый
Суглинок легкий °
Супесь тяжелая
Супесь легкая
Песок мелкозернистый глинистый
Песок мелкозернистый
Песок среднезерн истый
Песок крупнозернистый
СО
0,80
0,60
0,40
0,30
0,20
0,10
0,05
В трещиноватые скальные и полускальные породы цилиндры погружаются
на 1—3 см путем разрушения пород. Нижняя боковая часть цилиндра изолируется
глинистым замком или другим гидроизоляционным материалом.
После установки цилиндров их дно прикрывают слоем крупного песка или
мелкого гравия толщиной 1—2 см. Для наливов используют мерные сосуды.
Целесообразно применять сосуды Мариотта емкостью 3—5 л для поддержания по-
стоянного уровня воды при наливе. Мерные сосуды диаметром 37,5 см удобны тем,
98
что слои воды в 1 см имеет объем I л. После окончания налива немедленно от-
бираются пробы пород (не менее чем по 3 пробы) для определения влажности при
полном водонасыщении непосредственно под площадкой впитывания воды и на
глубине, равной одному-полутора диаметром инфильтрометра.
Водопроницаемость каждого слоя при кусочно-однородном строении разреза
опретеляется наливом в шурфы с диаметром инфильтрометра не более половины
мощности опробуемого слоя. При этом не допускается выхода фронта смачива-
ния на поверхность подстилающего менее проницаемого слоя или до капиллярной
каймы грунтовых вод, что достигается лодачег ограниченного объема воды, не
превышающего 30—60 л.
Методик!- проведения наливов. Различают следующие методики: налив
при постоянном гидравлическом напоре, налив при установившемся расходе воды
и экспресс-определение мгновенным наливом с последующим свободным пони-
жением уровня.
При отсутствии опытных данных высоту капиллярного поднятия бо,ы можно
получить ориентировочно по табл. 75
УРОВЕНЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Один из важных элементов работы техника-геолога — замер уровня воды
в горно-буровых выработках, колодцах и т. п.
Различают: разовые замеры, выполняемые при съемочных работах, обследо-
ваниях, рекогносцировке, бурении отдельных скважин и т. д.; систематические
длительные замеры при режимных наблюдениях и кратковременные замеры нару-
шенного уровня при опытно-фильтрационных работах.
Уровень замеряется с помощью бурильных труб, хлопушкой, опускаемой
на шнуре, рулеткой с прикрепленным ь свободному концу грузом пли с примене-
нием специальны* уровнемеров. Точность измерения уровня должна быть не ме-
нее ±3 см.
Очень важно убедиться в правильности замера, особенно при пользовании
хлопушкой. Это достигается многократным контактом хлопушки с уровнем, при-
чем хлопок должен быть отчетливо слышен 11а период замера буровые механизмы
и другие источники повышенного шума выключаются.
В скважины с оплывшими стенками опускают сухие бурильные трубы на
глубину ниже оплыва и уровень воды отмечают по границе сухой и влажной
части труб. Глубину нахождения подземных вод от поверхности измеряют от
фиксированной точки, принятой за отметку устья скважины (оголовок обсадной
трубы, колышек, забитый рядом с устьем выработки и т. д.).
Систематические замеры проводят с частотой и в сроки, предусмотренные
программой, и дополнительно при резких изменениях атмосферных и гидрологи-
ческих условий (ливневой дождь, паводок, спуск вод через подпорные сооруже-
ния и г. д.). Результаты замеров заносятся в журнал с указанием даты и, при
необходимости, особых условий режима вод.
Если на участке нет возможности организовать режимное наблюдение уров-
ней воды, то в первую очередь следует пробурить скважины, вскрывающие водо-
носные горизонты (особенно первый водоносный горизонт) и по этим скважинам
наблюдать уровни до окончания работ на участке. По выработкам, где уровень
воды определен наиболее достоверно, проводится корректировка уровней воды
для всех остальных выработок.
Обследованиями подвалов, старых колодцев, опросами местных жителей и
т. д. необходимо установить максимально отмеченный уровень подземных вод
на участке.
Глава V
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОД
СКАЛЬНЫЕ И ПОЛУСКАЛЬНЫЕ ПОРОДЫ
Общие сведения
Классификация. К полускальным породам относятся скальные
породы, имеющие временное сопротивление одноосному сжатию /?с менее
50* 105 Па. В дальнейшем скальные и полускальные породы рассматриваются
под термином «скальные породыж.
Скальные породы представлены изверженными, метаморфическими и осадоч-
ными породами, залегающими в виде сплошного или трещиноватого массива,
с жесткими связями между зернами.
В соответствии с требованиями СНиП 11-15-74 скальные породы подразде-
ляют по показателям: временного сопротивления одноосному сжатию в воздушно-
сухом и водонасыщенном состояниях; степени выветрелости (отношению плот-
ности выветрелой породы к плотности невыветрелой породы); [коэффициенту
размягчаемое™ в воде.
Кроме того, скальные породы, способные к растворению, классифицируют
по растворимости, т. е. по потере массы при взаимодействии с водой. Выделяют
труднорастворимые породы, растворимость которых составляет десятки — сотни
миллиграммов на литр (известняки, доломиты н т. и.); среднерастворимые —
несколько граммов на литр (гипс, загипсованные породы и т. и.): легкораствори-
мыс — более 100 г/л (соль, засолспые породы и т. п.).
Строительная классификация скальных пород приведена в табл. 76.
Показатели ф и з и к о -м е х а и и ч е с к и х с в о й с т в. Плот-
ность минеральной части рм зависит от минерального состава породы и примесей.
Наиболее высокие значения характерны для ультраосновиых пород. Выражается
в граммах на кубический сантиметр и тоннах на кубический метр.
Плотность р зависит от минерального состава породы и ее пористости.
Для пород с низкой пористостью значения плотности совпадают с плотностью
минеральной части. Выражается в тех же единицах.
Пористость п зависит от условий формирования породы. Интрузивные и
метаморфические породы имеют очень низкую пористость, эффузивные — до-
вольно высокую. Высокую пористость имеют также органогенные породы.
Различают открытую, закрытую и общую пористость. Выражается в про-
центах.
Коэффициентом трещинной пустотности Ктп называется отношение
площади трещин к площади породы или отношение объема пустот (трещин)
к объему массива скальных пород. Выражается в процентах. При колонковом
бурении подсчитывают число трещин, приходящихся на один метр керна. Эта ве-
личина называется модулем тоещиноватостп Л1т.
Водопоглощение со — способность породы впитывать в себя воду при обычном
атмосферном давлении (свободное водопоглощение) или под дополнительным дав-
лением (принудительное водопоглощение). Зависит от открытой пористости.
Выражается в процентах.
При исследованиях скальных пород в массиве используют удельное водо-
поглощение (удельный дебит) q, Удельное водопоглощение измеряется расходом
воды (литров в минуту), поглощаемой горными выработками при напоре 1 м и
длине испытываемого интервала в 1 м.
В табл. 77 приведена ориентировочная классификация, учитывающая водо-
проницаемость скальных массивов.
100
Таблица 76
Классификация скальных пород (по СНиП 11-15-74)
Разновидности
скальных пород
Показатель
По временному сопротивлению одноосному сжатию. Яс • 10л Па
Очень прочные
Прочные
Средней прочности
Малопрочные
Полускал ьные
Яс > 1200
1200^ Яс > 500
500 > Яс > 150
150^ Яс> 50
<50
По коэффициенту размягчаемоети в воде АГрз
Неразмягчаемые
Размягчаемые
*Рз>
Арз <
0,75
0,75
По степени выветрелости Квс
Невыветрелые (монолитные)
Слабовы ветрел ые (трещинова-
тые)
Выветрелые
Сильновыветрелые (рухляки)
Породы залегают в виде сплошного мас-
сива 1
Породы залегают в виде несмещенных от-
дельностей (глыб) 1 > А'вс^ 0,9
Породы залегают в виде скопления кусков,
переходящего в трещиноватую скалу 0,9 >
> А вс 0,8
Породы залегают во всем массиве в виде
отдельных кусков Кос < 0,8
Примечание. За границу раздела кусков и глыб принят размер в 30 см.
Таблица 77
Классификация скальных пород по водопроницаемости
(по СНиП 11-16-76)
Характеристика
пород
Удельное подо
поглощение Q,
л/мин
Коэффициент
фильтрации Кф.
м/сут
Практически водонепроницаемые
• -лабоводопроницаемые
Водопроницаемые
Сильноводопроницаемые
Очень сильноводопроницаемые
<0,01
0,01—0,1
0,1-1,0
1—10
>10
<0,01
0,01—0,1
о,1-1,о
1 — 10
>10
101
Водонасыщение tt”n — способность породы впитывать воду под вакуумом,
при кипячении пли при высоких давлениях. Зависит от открытой пористости.
Водонасыщение обычно больше, чем водопоглощен и е. Выражается в процентах.
Коэффициент вод</насыщения Kw — отношение величин водопоглощения и
водонасыщения. Косвенно характеризует морозостойкость породы, так как за-
висит от соотношения широких и узких пор и трещин. Безразмерен.
Коэффициент морозостойкости Kt — отношение временного сопротивления
одноосному сжатию образца до замораживания и после цикла многократного
(обычно 25-кратного) замораживания.
Временное сопротивление одноосному сжатию RCt растяжению (разрыву) RPt
изгибу /?и и т. д,- механические характеристики свойств, характеризующих
прочность породы на сжатие, разрыв, изгиб и т. д. Выражаются в паскалях и
мегапаскалях. В табл. 78 приведены сведения о примерных соотношениях сопро-
тивления пород различным видам деформаций,
Таблица 78
Сопротивление горных пород различным видам
деформации (в долях прочности на сжатие)
(по Д. П. Прочухану и др., 1971 г.)
[ Горная порода	Растяжение	Изгиб	Скалывание
Гранит Песчаник Известняк	0,02—0.04 0,02—0,05 0,04-0,10	0,08 0,06—0,20 0,08—0,10	0,09 0,10-0,12 0,15
Коэффициент размягчаемости КРЗ — отношение временных сопротивлений
одноосному сжатию в водой асы щепном R& и воздушно-сухом Rc состояниях. Ха-
рактеризует потерю прочности породы при водонасыщен и и и зависит от харак-
тера водорастворимых структурных связей.
Модуль упругости (модуль Юнга) Е — коэффициент пропорциональности,
характеризующий зависимость упругой относительной деформации от соответ-
ствующего напряжения по закону Гука: <7= Е -у—. Характеризует способность
породы к упругим деформациям и зависит в основном от структуры породы.
Выражается в паскалях и мегапаскалях.
Модуль общей деформации Ео — коэффициент пропорциональности между
общей (упругой и остаточной) относительной деформацией и напряжением, соот-
ветствующим этой деформации. Зависит от свойств пород в массиве (с учетом ус-
ловий залегания, состояния и трещиноватости). Определяется экспериментально
нагрузкой штампов больших размеров. Измеряется в паскалях и мегапаскалях.
Коэффициент поперечной деформации g. — относительная величина, харак-
теризующая отношение поперечных деформаций к продольным под действием
продольного давления. Значения характеристик упругих свойств приведены
в табл. 79.
Степень выветрелости (коэффициент выветрелости) Квс — отношение плот-
ности выветрелой породы к плотности невыветрелой породы. Характеризует
уменьшение плотности породы под влиянием физического и химического выветри-
вания, выражается в долях единицы. В табл. 80 приведены характеристики
выветрелых скальных магматических пород.
Степень выветрелости может быть охарактеризована и водопоглощением.
Процентное содержание поглощенной воды, отнесенное к массе сухого образца,
называется показателем выветрелости породы I. Показатель выветрелости можно
определять по потере влажности скальной породы, высушенной при температуре
105 С. Выражается в процентах.
102
Таблица 79
Характеристика упругих свойств скальных пород
(по В. Д. Ломтадзе, с добавлениями)
11ороды
Модуль упруго-
сти Е, 10* Па
Коэффициент
поперечной де-
формации ц
Граниты	30—85	0,15—0,30
Сиениты	50-88	0.14—0,26
Габбро	60—125	0,11—0,38
Базальты очень прочные	100	0,20—0,23
Базальты прочные	35—50	0,23—0,25
Базальты средней прочности	5-20	0,24—0,25
Диабазы монолитные	20-115	0,26—0,38
Диабазы выветрелые	2-5	0,36-0,38
Песчаники на кремнистом цементе	80—150	0,25
Песчаники на карбонатном цементе	3-5	0,26
Песчаники невыветрелые	50—100	0,15—0,36
Песчаники выветрелые	20—50	0,15—0,50
Алевролиты крепкие	65—100	0,19-0,27
Алевролиты слабые	1-3	0.32-0,43
Аргиллиты	60—140	0,27
Известняки плотные	27—75	0,25—0,33
Известняки слабые	7—15	0,30—0,35
Доломиты	30—80	0,25—0,27
Alep гели	15—46	0,30—0,40
Мраморы	35—97	0,15-0,27
Кварциты	50-85	0,13-0,26
Гранито-гнейсы	17—50	0,20-0.32
Гнейсы	5—6	0,1—0,25
Глинистые сланцы	5—14	0,21—0,29
Таблица 80
Характеристики выветрелых скальных магматических пород
(по В. Б. Швецу)
		Показатели физико-механических свойств			
Разно- видность	Степень выветре- лостн /\вс	Плотност р, г/см’	Коэффициент пористости е	Временное сопротивле- ние одноос- ному сжатию Rc. 10* Па	Взаимо- действие с водой
Слабовы- ветрелые Выветре- лые Сильновы- ветрелые (рухляки)	1 > > К«е2* 0,9 0,9 > > А вс^ 0,8 Квс < 0,8	>2,7 2.7:=. ^Р>2,5 2,5 > >р>2,2	<0,1 0,1^ е^0,2 >0,2	>150 50^ 150 <50	Неразмяг- чаемые Частично размяг- чаемые Размяг- чаемые
Примечание. Рухляковые породы, состоящие из отдельных трещиноватых
кУсков нсходиых материнских пород и минералов выветривания и имеющие плотность
менее 2.2 г/см’ и /?с < 10-10’ Па. относятся к нескальным раздробленным породам.
103
ос
га
=1
о
га
го
с
о
»"*
Эи
о;
ГО
С
*»
о
и
СС
3
и
о®
э
га
со
х
0Q
О
X
CU
га
9^
Ым
X
ч
о>
X
и
О)
X
сП
•»
2
О
а
Q.
2
а
	о	о	о	ио04-
	•—* 1	ио' 1	1	я
	со	1 -гг	1 о	to J.
О	о	о	СО	
ОО	о	о	00	о —
О		£**•		ОО 00
сч' 1	сч	сч' 1	сч 1	счсч
1 о	о	1	со	1 1 ю —
сч	ю	СО	LO	тГ ТГ
СЧ	сч	oil	сч’	сч сч
О	о	- -	00	—
О	х		со	00 г-
со 1	сч' 1	сч' 1	сч 1	сч сч' 1 1
1 S		1 о	1 со	1 о сч
	о	о	СО	иО со
сч	сч	сч'1	сч	счг сч
з
п
о
Q.
О
С
к
X
мм
ф
го
X
и
к
и
ф
<-*«
3
2
го
У
ф
о.
ь
о
£9
О
О
а
т
ф
ф
Ч
О
ю
X
го
х
го
X
ф
SE
го
X
т
СО
О
•м
Мм
го
ф
2
о.
Е
с
X
о
S
Магматические
породы
Граниты, липариты,
кварцевые порфиры. Гра-
ниты и гранитондиые породы в
целом обладают высокими показа-
телями механических свойств,
которые изменяются в зависимости
от состава и выветрелости пород
(табл. 81). Деформируемость суще-
ственно зависит от направления
(горизонтального или вертикаль-
ного) опытов. По данным Л. Л. Ка-
гана и Н. Ф. Крнвоноговой
(1978 г.), модуль деформации мерз-
лых гранитов составляет (290—
950)- 10°Па, уменьшаясь после от-
таивания в 40—90 раз, что объяс-
няется цементирующей ролью льда.
В табл. 82 приведены сведения
о зависимости деформационных
свойств гранитов от выветре-
лости.
Циклы замораживания сни-
жают прочность гранитов на 10—
30 %. Сопротивление изгибу оце-
нивается в (90—250)* 105 Па, со-
противление скалыванию —в (100—
800)* 10ь Па.
Сиениты, трахиты,
п о р ф и р и т ы. Физико-механи-
ческие свойства пород среднего
состава приведены в табл. 83.
Деформационные свойства этих
пород изучены недостаточно, упру-
гие свойства очень высокие (см.
табл. 79). Сопротивление сжатию
в водоиасыщенном состоянии сни-
жается незначительно, сопротивле-
ние растяжению оценивается в
(35—50)* Ю5 Па, сопротивление
скалыванию в (40—200)* 105 Па.
Диориты, андезиты.
Диориты и их эффузивные ана-
логи — андезиты имеют показа-
тели физико-механических свойств,
изменяющиеся в самых широких
пределах.
В табл. 84 приведены физнко-
механические свойства диоритов,
а в табл. 85—андезитов, собран-
ные по различным и многочислен-
ным источникам. Сопротивление
растяжению диоритов оценивается
в (45—60)- 10А Па. Модули дефор-
мации сильно разрушенных анде-
зитов оцениваются в (240—670)* 105
Па, увеличиваясь в мерзлых по-
родах в 2,5—5 раз.
104
T a б л и ц а 82
Модуль деформации гранитов в зависимости от показателя
степени выветрелости (по Д. II. Пр. «чухану, 1971 г.)
Степень выветрелости	Пока- затель выоет- релостн. %	Плот- ность скелета Рек* г/см1	Модуль дефор- мацни. 10» Па	Степень деформируе- мости массивов (по СНиП П-16-76)
Не выветрен ые Слабовыветрелые Выветрелые Сил ьновыветрел ые Весьма сил ьновы- ветрел ые	3^5 5—7 7-9	>2,5 2,5—2.4 2,4—2,3 2,3-2,2 <2,2	>10 4—10 2—4 1—2 <1	Сл аби дефор ми р у емые Сре ше деформируемые Сильно деформируемые Слабо дефор ми р у емые полускал ьные Сильнодеформируемые полускальные 
Таблица 83
Физико-механические свойства сиенитов, трахитов, порфиритов
Породы	рм. Г/СМ1	р. г/см*	Л. %
Сиениты, сиениты нефелиновые, сне- ииг-порфирнты, габбро-сиениты (мон- цониты)	2.65—2,70	2.52—2.92	0,1-7.6
Порфир и гы невыветрелые	2,40—3,19	2,21—2,97	0,01—6.0
Порфириты выветрелые, трещино- ватые	2,58-3,19	2.36—3.18	0,02—1,8
Трахиты	2,50-2.60	2,20-2,60	..	—• 'ii
Породы	<0. %	10* Па К»	10* Па Ki
Сиениты, сиениты нефелиновые, сие- нит-порфириты, габбро-сиепиты (мон- цониты)	0,15-0,33	770-3350	1190—2520
Порфириты невыветрелые	0,04-3,3	860—3890	400—3100
Порфириты выветрелые, трещино- ватые	—	180—770	200—520
Трахиты	0,2-3,5	500—1500	
Габбро, базальт ы, диабаз ы. Физико-механические свойства
габбро и их ффузивных аналогов — базальтов и диабазов очень высоьие. Габбро
(табл. 86) имеют сопротивление одноосному сжатию, превышающее, как правило.
1000* 10 1 Па, которое весьма незначительно снижается в во.тонасыщенном состоя-
нии. Сопротивление разрыву оценивается в (70—90|- 10s Ла. Модули деформа-
ции составляют (90—100)-10’- Па.
Физико-механические свойства базальтов изучены хорошо, что позволяет
привести их обобщенную характеристику (табл. 87). Базальты изменяются от
105
Физико-механические свойства диоритов
Таблица 84
Породы	Возраст	Район	рм. г/см3	р. г/см3	п. %	W. %	RCt 10* Па	R™. ю» Па
Диориты кварце-	К2—Р	Дальний Во-	Очень 2,66-2,92	прочные 2,56—2.92	2,6—6	0.3-1,9	1490-2950	520—2210
вые, мелкозерни- стые Диориты, грано-	О	сток Казахстан	2.72	2,69—2,77	0.4—0,7	0,15-0,3	1288—2670	730—1890
диориты крупнозер- нистые Неклассифициро-	р	Кольский	2,68—2,80	2,60—2,78		0.12	1254—1762	959—1880
ванные То же	к	полуостров Чукотка	2,71	2.51	-	1,68	1689	1316
»	PZ	Кузнецкий		2,73-2.99	——	0,09—0,38	1795—1997	1320— 1720
»	PZ	Алатау Восточные		2,70—3,29		-	1200—3100	850—1868
X	с3-р	Саяны Южный Тянь-	2.65—2,74	2,58—2,90	0,3—1.5	0—1,0	1200—2040	959—1500
Габбро-диориты,	KZ	Шань Кавказ		2.53-2,78			1241—2180	
гранодиориты Неклассифициро-	^2	Крым		2,37—2,80	1,06—7.25	0,07—4,43	780	780
ванные Диориты средне-	О	Казахстан	Прочные и ср	едней nponnoi 2,69—2.82	?ти	0,18—0,5	477—1019	684—994
зернистые, кварце- вые Диориты сильно-	PZ	Дальний Во-	2,72—2,86	2,32—2,84	3-16	0,02—4	323—1 ИЗ	520
трещиноватые, из- мененные, кварце- вые Неклассифициро-	PZ	сток Тянь-Шань	2,61—2.78	2,43-2,72	4,0—12,0	0,01—1,88	381—530	
ванные								
Таблица 85
Физико-механические свойства андезитов
ПОРОДИ!	Возраст	Район	рм. г/см1	0ч Г/СМ3	л. %	(0. %	/?с, 10* Па	10* Па
Очень прочные
Лндсэито-базаль- ты, андезиты, да- циты, трахиты, ли- париты	₽-N, Q	Сихотэ-Алинь	2,65—2,90	2,40—2,80	до 5 •	0,3—0,4	1200 -3000	908—2595
Анлезито-базаль- ты авгитовые	N,	Сахалин	2.78-2,83	2,74	1,4-3.2	0,4—0,6	1220—1320	1270
Андезиты, анле- зито'базпльты. ан- дезито-дациты	К	Дальний Во- сток	2,60—2,86	2,50-2,77	2,2-6	0.1—0,5	1220—3220	1200—2892
Андезиты массив- ные	N—Q	То же	—	3.0—3,3	—•		1250—2130	——
То же	'1-2	Камчатка	2,91—2,97	2,54—2,91	2,2—12,7	0.3—4	1350—2298	1700
\ндезито*базаль- ты	PZ	Южный Тянь Шань	2.84—2.88	2,75—2.88	1—3	0,11	1687—3115	1093—2750
Ан дезито-дациты	Q	Кавказ	2.7—2.8	2,5-2,7	3,42—12	1,29—5,73	1050—2050	—
Прочные
Хндезито-базаль- ты авгитовые	N,	Сахалин	2,76—2.82	2,27—2,70	2,1—19	0,2-2,5	520—1200	940—1200

Продолжение табл. 85
Породы	Возраст	Район	Рм. г/см»	р, г/см»	«, %	<0. %	Яс. 10’ Па V.	я£’. 10» Па
Андезиты сильно- трещиноватые	К,—₽	Камчатка	2,56—2.85	2,20—2.70	4—27	1,6—8,4	600—1056	318—860
Неклассифициро- ванные	к*	Дальний Во- сток	2.63—2,90	2,50—2,80	2—4	0,11—0,42	820—1200	650
Андезиты, анде- зито-базальты		Камчатка	2,50-3.20	2,13—2,84	0.8—21	0,3—8	500—1200	141—1040
Андезиты, анде- зито-даииты	₽. Q	Кавказ	2,77	2.34	15,6	0,3-3,3	637—913	623—802
Неклассифициро- ванные		Крым	2,74—2.79	2,42—2,61		1.1-3,5	820	208—702
Андезито-дациты	N	Карпаты	2.52—2.98	1,65—2,77	2,9—42,4	0,11—20,2	914-1200	207-844
Средней прочности
Неклассифициро-	Q	Камчатка	2,75—2,77	2,13	2	9	132-173	141—161
ванные								
Андезиты пори- стые	N—Q	Дальний Во- сток	  	—	—		240—420	—
Андезиты базаль- товые	1 N«	Сахалин	2,76	2.06	25,4	6,7	410	420
Таблица 86
Физико-механические свойства габбро
Породы	Возраст	Район	Рм. г/см3	р. г/см3	л. %	w. %	Rc, 10» Па	R™ ю3 Па С-
Неклассифициро- ванные	?	Украина	2,87—3,10	2,85—3,05	0.02—1,5	—	1000—3000	—
Габбро» габбро- диориты, пнроксе- ннты	Р,-К. К2—₽	Сихотэ- Алинь	2.68—3.30	2,64—2,80	1.2-1,8	0,1—0,9	1075—2610	1090—1660
Габбро-диориты	₽—N	Камчатка	2,86—2.92	2,80—2,89	0.69—2.43	0,14—0,46	1346—1796	1305—1755
Габбро-нориты, габбр о•а иортозиты	PR	Прибайкалье	2,86-2,92	2,82—2,90	1,05—2,75	0,6-0,74	1414—2163	1193—1296
Габбро-диориты и габбро-пироксе- ннты крупнозерни- стые	PZ	Кузнецкий Алатау	 "	2,75—2.98	— 1»	0,07—0,33	640—1280	
Неклассифициро- ванные	7> *	Алтай	2,95	2,91	1.0		730—3056	637—2896
Габбро, габбро- диабазы, габбро- диориты мелко- и среднезернистыс	к	Чукотка	2,80—3,30	2,55-3,00	7—9	0.03-0.1	920—4570	
Габбро-диабазы зон разломов	т	Краснояр- ский край	—	2.80	—	—	500-600	—
Анортозиты, но- риты	?	Карелия	'* 	2.62—2,98		—	3100—3310	—
Лабрадориты	?	Украина	2.74	2,73	—	0,15	1899—2110	—
Габбро-нориты	?	»	•——	2,78	0,47	—	819	—
о
Таблица 87
Обобщенная характеристика физико-механических свойств базальтов
Разнести	Рм* г/см’	р, г/см*	л. % *• гО	<а. %	₽с. 10» Ча	10» Па	£о» IU* Па	К'тп' %	Л'ф. м/сут
Очень прочные
Базальты, андезито-базальты олк- ви новые. долеритоьые, авгитовые, неизмененные, слабовыветрелые, массивные, микрокристаллические	2,62— 3,30	2,35— 3,09	0-12	0—5	1210— 6880	780— 3880	100- 120	<1,5	0,1-1.0
			Прочные						
Базальты, андезито-базальты, ав- гитовые, < >ливи новые, порфировые, миндалекаменные, тонкопористые, пористые, трещиноватые	2,67— 2.87	2.31 — 2,76	2—25	1—9	536— 1200	760— 860	<80	2—2,5	10— 100
		Средней прочности							
То же, пористые, крупнопори- стые, кавернозные, шлаковые	1.96— 3,05	2,05— 2,60	2-40	2—10	240— 462	275— 335	<40	5—10	>100
		Жаропрочные							
То же, крупнопористые, шлако- вые, выветрелые	2,70— 2,87	0,75— 2,50	30—75	6—30	84— 137	До 100		>10	>100
Т а б л и и а 88
Физико-механические свойства диабазов
Породы	Возраст	Район	Рм- г/см»	р, г/см»	П. %	(0, %	Яс, 10* Па	Л®. 10* Па V
1 Диабазы грано- фировые, пегмати- товые, троктолито- вые	Т	Усть-Илим- ская ГЭС	2,9—3,08	2,84—3,00	2,9	——	1450—2800	
Диабазы средне- и мелкокристалли- ческие	Р—Т	Вилюйская ГЭС	2,96—3,00	2,95	1—2	—•	2170	2150
Неклассифициро- ванные	?	Братская ГЭС	2,79—3.10	2,74—3,0	0,08—4,5	0,04—0,6	1100—3300	—
То же	₽—N	Камчатка	2,79—2,81	2,76—2,79	0,71—1,07	0,12—0.27	1141—1333	1163—1263
Диабазы невывет- релые	J2	Крым	2,72—2,85	2.49—2.81	1,8—3,16	0,09—1,99	887	656
1 [еклассифициро- ванные	К-₽	Камчатка	2,83—3.22	2.83—3,03	До 5,9	До 0,22	600—1310	600-1150
Диабазы выветре- лые	J2	Крым	2,76—2,79	2.42—2,71	3,2-4,4	0,52—4,21	168—953	169—635
Неклассифициро- ванные	э 4	Карелия	—	—	—	—-	3300	—-
То же	?	Коми ЛССР	—	—	—	0.01—0,07	2949—3156	2666—3030
Табл и ц а 89
Физико-механические свойства мраморов
Район	рм, Г/СМ3	р, Г/СМ*	п. %	О), %	Ео, 10» Па	Rc, 10s Па	10‘ Па ч.
Алтай	2,71—2.73	2,70—2,72	0,09—0,76	0,04—0,18	72—78	1162—1971	1066—1791
Армения	2,72—2,77	2,69—2,74	0,95—1,24	0.15—0,41	63—90	1213—1837	851—1641
Грузия	2,70—2,76	2,67—2,70	0,21—2,21	0,16—0,33	68—73	755—1910	730—1714
Закарпатье	——	2,76	—		60—73	1590	
Карелия	2,86	2,84	0,71	0,13	72—77	1978	 -
Западные Саяны	—•	2,71	—		70—90	1530	
Узбекистан	2,69—2,72	2,68—2.72	0—0,16	0,02—0,41	60—80	1579—1828	—
Урал	2,69—2,86	2,67—2,86	0-2,21	0.02—0,46	55—100	755—3454	660—1791
Прибайкал ье	2,63—2,85	2,63—2,81	0,4—2,97	0,1-0.8	  1 	324—2033	348—1364
Таблица 90
Физико-механические свойства кварцитов
Разновидность	Район	Рм. г/см3	р. г/см1	л. %	Rc, 10* Па
1 1еклассифицированные	Карелия	2,67	2,66	0,31	3277
Кварциты и кварцито-песчаннки	Коми АССР	2,67	2,59—2,64	о	2505
11екласснфнцированные	•	2,71—3,05	2,61—2.81	4.8—8,3	1600—4000
Джеспилиты	Украина		2,99—3,82	0,30-14,2	187—1491
Кварциты слюдистые, железистые	Украина	—	2,40—3,88	0,29 -19,57	159—2970
Роговики силикатные, карбонатные	Украина		2.50—3,71	0,30—17.37	151—2097
Т ибл и к а 91
Физико-механические свойства гнейсов
Разновидность	Рм* rZcw#	р. г/см3	п 1)	Ы. %	Яс. 10» Па	I0fc Па V
1		Очень прочные и прочные				
1Неклассифицированные	2,67—2,72	2.50—2.70	3—4	0,1-1,0	500—2400	—
»	2,57-2.90	2,45-2,80	0,7—6.4	0,22—2,32	020—2245	880—3169
Амфиболиты среднезерни- стые	—	2,91	1 	0.1	1470	920
Гнейсы биотитовые, гра- нитовые, кварц-биотитовые	2,70-3,10	—		0.12—0,29	740—970	710—870
Гранито-гнейсы	—	2.67—2,68		0,06—0,10	1805—2010	1162—1411
Средней прочности и малопрочные
Мигматиты гнейсовые	—	2,34—2,88	0,75—17,8	—	77—1759	—-
Гнейсы биотитовые	——	1	2,33—2,90	0,34—13,72	•—	32—2140	
То же	2,46—3,02	2,5-2,7	0,11—8,7	0,03—1,28	208—1553	134—1796
очень прочных до малопрочных разностей, В таблице приведены оценочные све-
дения по деформационным свойствам, коэффициенту трещинное нустотности и
коэффициенту фильтрации.
Физико-механические свойства диабазов поданным различных авторов пред-
ставлены в табл 88.
Метаморфические породы
Мрамор ы. Физико-механические свойства мраморов весьм । разнооб-
разны. зависят от структуры и текстуры как следствия условий метаморфизации
(табл. 89).
Циклы замораживания приводят к незначительной потере прочности пород —
после 25-кратного цикла сопротивление одноосному сжатию снижается по срав-
нению с испытаниями образцов в воздушио-сухом состоянии на 10—20 % н очень
близко к сопротивлению образцов в водонасыщенном состоянии. BpeiMCHHOC сопро-
тивление на разрыв составляет (40-190)- 10ь Па, на изгиб (170 — 430)-105 На.
К в а р ц н ты. В табл, 90 приведены отдельные сведения по фнзико-меха-
ческим свойствам кварцитов. По опубликованным материалам водопоглощение
кварцитов составляет 0.01—0,40 %. Сопротивление одноосному сжатию в водо-
насыщенном состоянии снижается только при наличии карбонатного цемента.
Временное, сопротивление растяжению составляет (40—65)- Ю5 Па, изгибу
(130-220)-105 Па, скалыванию (400 — 1600)-10* Па.
Г л е . с ы. Фазико-механпческие свойства гнейсов весьма разнообразны
(табл. 91). По единичным данным модуль общей деформации составляет (0,5 —
— 9b)- 10е Па, существенно меняясь в зависимости от направления (горизонталь-
ного или вертикальною) опытов. Сопротивление изгибу оценивается в (300 —
— 330)-10" На.
ЕВ целом дать обобщенную характеристику гнейсов трудно, так как изменчи-
вость их свойств зависит и от происхождения (например, парагнейсы и ортогней-
сы) п от степени метаморфизации (табл. 92).
Кристаллические с л а и ц ы. Физнко-механпческнс свойства
сланцев весьма изменчивы, зависят от степени метаморфизации и состава. Плот-
ность, по данным в работе [19], составляет для кварцево-серицитовых сланцев
2,60—2.64 р/см* для кварцево-хлорнтощях 2,62—2,69 г/с.м\ для серицитовых
2,61—2,72 г/см3, для хлоритовых 2,57—2,' 1 г см3 п для глинистых сланцев
2,40- 2,60 г/см*\
Сопротивление одноосному сжатию оценивается в (40—2100)* 10& Па и
резко снижается до (10—70)- 1б6 Па после циклов замораживания.
Физико-механические свойства сланцев приведены в табл. 93, составленной
ио материалам различных авторов. По отдельным испытаниям модуль сдвига гли-
нистых сланцев составляет (2—5)* 105 Па.
Таблица 92
Изменение плотности гнейсов Балтийского щита
в зависимости от их гранитизации [19]
Породы	Степень метасома- тоза, %	Средняя плотность. г/см3
Гнейсы биотитовые	0—5	2.64
Гнейсы биотитовые гранитизировап-	<35—50	2.60
иые		
Граниты микроклиновые (метасома-	<95—100	2,57
тическне) с реликтами гнейсов		
Г пенсы	0—5	2.71
Гнейсы гранитизированиые	<50	2.6Q
Табл и ц а 93
Физико-механические свойства кристаллических сланцев
Разновидность	Возраст	Район	рм. Г/СМ3	р. г/см3	п. %	ю, %	Rc. 10s Па	R“. 10* Па
Тал ьково-хлори- товые, разрушен- ные	PZ	Западные Саяны	2,73—3,18	2,65—3,18	0-8,4	0,01—1,05	262—320	256
Тал ьково-хлори- товые с пиритом	♦	Kape.ri и я	2,82—2,85	—	—	0,11-0,16	37—375	50—191
Двуслюдяные	•	Енисейская ГЭС	——	2.66—2,96	0,1-4,6	0,10—1,4	—	96—657
Дву слюдяные	AR	Восточная Сибирь	—	2,67	——'	1,23	——	400
Биотитовые мас- сивные	AR	То же	—	3,05	—	0,27	1250—1550	760—1290
Лмфиболовые	PR	Украина	—	2.12-3,40	3,1—21,3	—	90—1614	—
Карбонатные	PR	»	—-	2,20—2,80	3,8—23,1	—	64—572	—
Кристаллические	AR	Прибайкалье	2,7—2,78	2.6-2,75	2,2—4.7	0,2-0,6	836—1576	709—1288
Глинистые	PZ	Байкал	2,72—3,05	2,57-3,02	0,36—4,24	0,1—2	692—2133	392—1381
	P	Север СССР	" —	2,40—2,71	—	0,01-0,04	52—68	——
»	T	Дальний Во- сток	2,68—2,88	2.51—2,84	11 	0,01—0,03	590—3130	100—2920
	J3	То же	2,3—2,7	—	— —	—-	400—600	
»	•G—0 ad	Средняя Азия	2,63-2,78	2,51—2,69	2,6—9,3	——	1050-2350	
Осадочные породы
Песчаники. Различают следующие виды песчаников по степени сце-
ментированности: 1) плотные (крепкие) — в руках не разламываются, с трудом
разбиваются молотком, в воде не размокают; 2) слабосцемснтированные (средней
крепости) — разламываются руками, легко разбиваются молотком и 3) слабые
песчаники — растираются пальцами, размокают в воде, в сухом состоянии
держат вертикальные стенки.
Физико-механические свойства песчаников разнообразны и зависят от много-
численных факторов (табл.94). Некоторая закономерность отмечается в зависи-
мости механических свойств от зернистости песчаников (табл. 95). Для слабых
разновидностей песчаников прочностные свойства определяются испытаниями
на сдвиг. При этом получают углы внутреннего трения 27—38°, а удельное сцеп-
ление изменяется в самых широких пределах — от 0,2* 105до 12,5* 105 Па. В проч-
ных песчаниках сцепление возрастает до (47 — 90)-105 Па. Модули общей дефор-
мации изменяются в зависимости от выветрелости и трещиноватости от 420-105
до 5-10® Па. Коэффициенты упругого отпора колеблются в пределах (7 — 900) X
Х10? Па. Коэффициенты размягчаемости самые разнообразные: некоторые пес-
чаники в воде размокают и распадаются, а иногда, наоборот, увлажнение мало
снижает прочность.
Алевролиты. Физико-механические свойства алевролитов изучены
недостаточно. Сложность изучения заключается в том, что в зависимости от сте-
пени цементации некоторые алевролиты относятся к скальным и полускальным
породам, а другие — к слабосвязным породам. В зависимости от этого характери-
стика прочностных свойств алевролитов может быть выражена как в условных
сопротивлениях одноосному сжатию, так и в параметрах угла внутреннего тре-
ния и сцепления. Алевролиты обычно существенно снижают прочность при зама-
чивании, коэффициент размягчаемости изменяется от 0,3 до 0,7.
По отдельным сведениям временное сопротивление изгибу составляет
(20 —120)- 10б Па. Испытания на сдвиг показывают на существенную анизо-
тропность прочностных свойств — в горизонтальном направлении прочность
снижается в 2—4 раза. Углы внутреннего трения для алевролитов составляют
25—45°, удельное сцепление (0,5— 15)*106Па и выше.
Деформационные свойства алевролитов характеризуются модулем общей
деформации, изменяющимся в широких пределах от (3—10)-10^ до (10—j
— 30)-109 Па. Некоторые алевролиты имеют трещиноватость, характеризуемую
коэффициентом трещинной пустотности /<т.п= 0,5—10. Физико-механические
свойства алевролитов приведены в табл. 96.
Конгломераты. Физические свойства конгломератов (и брекчий)
зависят от состава обломков и цемента, а механические свойства в основном от
состояния и состава цемента. Физико-механические свойства конгломератов
приведены в табл. 97.
Аргиллиты. Физико-механические свойства аргиллитов характеризуют
эти породы как промежуточные от твердых глин к полускальным и скальным по-
родам. Характерным для них является резкое снижение прочности при увлажне-
нии. В табл. 98 приведены физико-механические свойства аргиллитов по опубли-
кованным материалам. Сопротивление скалыванию аргиллитов оценивается
в (20 — 50)-106 Па.
Известняки. Физико-механические свойства известняков зависят
преимущественно от их структурно-текстурных особенностей, связанных с усло-
виями образования.
В табл. 99 приведены показатели физико-механических свойств известняков
различных групп: кристаллизованных, доломнтизироваиных, органогенных, ри-
фовых и т. д. По временному сопротивлению одноосному сжатию встречаются
разновидности очень прочные (редко), прочные и средней прочности.
Сопротивление изгибу оценивается в (170—230)* 10б Па, разрыву — в(10 —
200)-105 Па. Прочность известняков существенно снижают цныы заморажи-
вания.
Деформационные свойства известняков зависят от их трещиноватости и оце-
ниваются в (10—40)-109 Па.
116
Т а б л и u a 94
Физико-механические свойства песчаников
Разновидность
Район	рм. г/см*	р, г/см*	п. %	W. %	Rc, 10* Па
я®. Ю* Пя
Очень прочные и прочные
Аркозовые с кремнисто-	Казахстан		2,58—2,62	—	0,22—0,95	1542—3051	1359—1770
халцедоновым цементом					1,54—17,9	451—1611	173—1162
Кварцево-глауконито- вые с кремнистым цемен- том	Пензенская об- ласть		1,75—2,17				
Неклассифицированные	Воркута	2,80	2,67	5.1	0,08	932	—
Кварцевые с карбонат- ным цементом	При каспий		2,47—2,58	* —	0,97—2,56	377—923	515—562
Неклассифицированные	Поволжье	- —	2,34	 —	—	2186	——
Кварцево-глауконито- вые с карбонатным цемен-	Средний Урал	мм	2,38—2,61	 —	0,12—4,30	800—1684	
том Неклассифицированные	Предкарпатье	2,52—2,72	2,2—2,6	0.02—16,5	——	327—2060	306—1180
Невыветрелые	Средняя Азия	2.67—2,77	2,37—2,74	1.1— 6,0	0—0,64	281—3250	190—2656
Известковистые	То же		1,96—2,76	—	0—15	455—2008	485—1281
Известковистые, со-	Прибайкалье	2,76	2,55—2,60	5—6	2,1-2,3	813—1006	650—740
храниые Полевошпато-кварце-	Прибайкалье	2,7—2,8	2,23—2,64	6—17	2,3—5	430—1418	350—933
вне Полимиктовые	Восточная Си- бирь	2,60—2,79	1,72—2,28	0,15—35	2—12	320—2170	50—1900
Неклассифицированные	Приамурье	2,66—2,74	2,38—2,67	1,88—9,29	0,32—4,53	397—1919	59—1727
Окремненные	Алтай	—	2,33—2,36	—	—•	570—1000	—-
Неклассифицированные	Дальний Восток	2,69—2,86	2,52—2,87	—	0.02—0,04	850—3340	280—3080
>	^север) Дальний Восток	2,27—2,81	1,99-2,04	—	0.12—0,30	1000—1620	ММ
00
Продолжение т а б л. 94
Разновидность
Район	Рм* г,сы*
О, г/см’	л, %	Ь). %	Rc, 10s Па	10’ Па Vk
Кварцевые с известко- во-глинистым цементом	Ленинград	—
I ккласснфицированные	Приднестровье	2,65—2,68
>	Донбасс	2,61—2,81
Кварцевые со слюдисто- железистым цементом	Прикаспин	—
Трещиноватые, кавер- нозные	Прибайкалье	2,74
Выветрелые	э	2,62—2,64
Крупнозернистые	Восточная'’ Си- бирь	2,66—2,70
Неклассифицированные	Забайкалье	2,60—2,65
Крупнозернистые с гли- нистым цементом	Алтай	—
Мелкозернистые с гли- нистым цементом	>	—
Известковистые	Средняя Азия	2.61—2,80
/ прочности
2,14—2,23	—	6,97—9,9	194—295	16—170
2,09—2,44	11,7—20,8	3.7	231—893	195—700
1,68—2,72	0,03—0,56	—*	160—270	—
2.13-2,23	—•	9,8—11,6	195—225	—
2,28—2.39	—	4,6—4,8	416—538	371—379
2,03—2,64	21,8-22,8	7—7,8	67—218	140
2,0—2,25	22,5—28	5.7—8,2	135—341	62-112
1,90-2,12	28,1 —40,4	—*	43-336	
1,98—2.40	—	—	1	186—272	
2.13-2.78	—	—	270—618	—
2,16—2,44	—•	5,5-6,5	357—402	0—149
Таблица 95
Механические свойства песчаников (но Ш. М. Шнайдеру, 1962 г.)
Разновидность песчаников	Модуль упругости Е, 10» Па	Предел прочности на сжатие Rc, 10» Па	Предел прочности на изгиб 10» Па	Коэффи- циент Пуассона р
Крупнозернистые	17.3—45.4	1185-1760	103—172	0,10—0,45
Среднезериистые	26,8-41,9	1170—2160	131—226	0,10—0,22
Мелкозернистые	26,4—49,5	1335—2410	178-265	0,10-0,36
С ясно выраженной сло- истостью	20,2—29,3	981—1369	71 — 166	0,15—0,50
М ел. Физико-механические свойства мела и мелоподобных пород изучены
недостаточно. Отдельные сведения по опубликованным источникам приведены
в табл. 100. При увлажнении мел приобретает пластичные свойства и резко сни-
жает прочность (табл. 101). Деформационные свойства сухого мела оцениваются
в (160 — 500)-106 Па, водонасыщенного мела — в (40 — 120)- Ю5 Па.
Доломиты, доломитовая мука. В табл. 102 приведены физи-
ко-механические свойства доломитов. В целом они аналогичны физико-механи-
ческим свойствам известняков. Временное сопротивление разрыву составляет
(50—150)-105 Па. сопротивление изгибу (120 — 200)-Ю5 Па. После циклов за-
мораживания прочность доломитов снижается в 8—20 раз. В табл. 103 приведены
сведения о влиянии структурных особенностей доломитов на их физико-механи-
ческие свойства.
Доломитовая мука является продуктом выветривания доломитов и как по-
рода не относится к скальным и полускальным. По своим свойствам доломитовая
мука является скоплением рыхлого тонкого материала, который при увлажнении
приобретает пластичные свойства. Физико-механические свойства доломитовой
муки изучены крайне слабо, отрывочные сведения приведены в табл. 104.
Мергели, По показателям физико-механических свойств мергели за-
нимают промежуточное положение между полускальиымн породами и глинами.
В табл. 105 приведены физико-механические свойства мергелей. Некоторые мер-
гели быстро размокают в воде н даже разрушаются. Деформационные свойства
мергелей оцениваются в пределах (50— 400)- Ю5 Па.
К р е м и и с т ы е породы. Кремнистые породы, как правило, отно-
сятся к полускальным породам, лишь отдельные окремнелые разновидности можно
отнести к скальным породам средне»! прочности. Механические свойства кремни-
стых пород зависят от соотношения в породе жестких и пластичных связей и
Характеризуются коэффициентом упрочнения
где Риц — нормативное значение удельного сопротивления пенетрации грунтов
ненарушенной структуры; Р„ — то же, нарушенной структуры при той же влаж-
ности-плотности, что у грунтов ненарушенной структуры.
Виды кремнисто-глинистых пород по величине Ку приведены в табл. 106.
Физико-механические свойства кремнисто-глинистых пород, плотность ми-
неральной части 2,10—2,70 г/см3, плотность менее 1,7 г/см3, коэффициент пори-
стости 1,3—2,6, предел текучести более 0,6. Модули деформации (60— 140) X
105 Па при испытаниях на компрессионных приборах и (300 — 500)-106 Па
при испытаниях штампами. По данным Л. /1. Татариновой (1978 г ). коэффициент
бокового расширения и не превышает 0,2. Угол внутреннего трения изменяется
в пределах 15— 35°, удельное сцепление (0,4 — 1,6)- 105 Па,
119
Таблица 96
Физико-механические свойства алевролитов
Разновидность	Возраст	Район	рм, Г/СМ®	р. г/см®	е	IV*	/?с. Ю4 Па	Я?, 10s Па Ci
С гл и мисто-кар- бонатным цементом	О		—•	2,18—2,34	0.26-0.39	0,06—0,11	40—80	10—25
Глинистые	Оо «•	Прибайкалье	2.76	2.31	0,19	——	33	Разрушение
Неклассифициро- ванные	N	Средняя Азия	2,65—2,71	2,28-2,56		0,04—0,06	105—450	30-90
То же	К1	То же	2,71—2.84	2,54—2,79	0,07—0.10	0,5—1,6	160—2900	130—2470
Рассланцованные	PZ	Дальний Во- сток	2,74	2,59—2,62	0,05		960—1780	800—1020
С прожилками кварца	PZ	То же	2.72	2,64—2,69	—		1520—2170	1016—2100
Неклассифициро- ванные	т	Дальний Во- сток (север)	2.68—2,84	2,40—2,92	0.05—0,08	0,01—0,12	300—2800	170—2740.
То же	С2-Р2	Восточная Сибирь	2,69-2.82	2.15-2.67	0,27—0,43	 	180—1280	170—290
»	С, Р, т	Донбасс	2,64—2,79	2,16—2,55	-—	0.03—0.25	140—210	—
»	J—К	Забайкалье	2,56—2,68	1,91—2,18	0,38—0,64	0,14—0,23	24—480	— 
»	J	Приамурье	2,72—2,81	2,56—2,72	0,02—0.03	——	765—1490	670—1290
С органикой	р •	Куба, Сьеи- фуэгос	2,70-2.76	1,82—1,97	0,61—0,92	0,14—0,24	—	——
Физико-механические свойства конгломератов
Т а б л и ц а 97
Разновидность	Возраст	Район	рм, г/см"	р, г/см’	п, %	<•>, %	Rc. 10* Па
С кремнистым цементом	D	Верхний Амур		2,62	3,00	0,25	1400
Неклассифицированные		Кривой Рог	—-	2,60—2,75	0,36—4,35	—	430—1400
• >	J—К	Забайкалье	2.49—2,68	2,33—2,44	8,95—13,80		180—300
»	Т	Дальний Восток	—ж	2,5—2,7	0,1—0,2	—	1000—1400
»	N,.,	То же	2,68—2,70	2,20—2,70	«	Г.		680—1500
Массивные	N1.2	>	2,70	2,61—2,65	2,96	0,40—0,67	2400—2870
Трещиноватые	•\-8	»	2,72	2,61—2,63	3,67	0,51—0,89	—-
Таблица 98

Физико-механические сойства аргиллитов
Район (разновидность пород)	рм. г/см*	р, г/см1	%	IF	Rc. 10» На	Я“'. 10» Па *	ф. градус	с, 10* Пэ
Алтай		2,02—2,97	—	-	360—800	-				— —
Караганда	——-	1,98—2,35	11—19	—	100—380			—
Забайкалье	2,60-2,68	1,85—2,11	3,1-44	0,16—0,21	110-600	- —	21	32	2,5—10
Западная Сибирь (сла- бые)	—	1,90-1,99	34—37	0,20—0,22	32	—	Гб—2?	2.6—3.8
Западная Сибирь (проч- ные)	——	2.11	32,4	0,17	688	—	27	5,4
Предуралье (ваппы)	2,75	2,10	33		жжи»	—	19	0.1
Восточная Сибирь	2,69—2,82	2.15—2,40	21—30	0,06—0,14	180—1280	170—290	—-	—
Приднестровье	-		2,40	16,4	0,37	364—203	116	24	0,43
Приднестровье (слабые углистые)	—	1,90	34	0,21	—	—	15	0,26
Донбасс	2,72—2,79	2,40—2,50	1 —		130—270	ЖЖ	- -	—
Воркута	— 	2,57	9,6	0,15	556	—	35	1.39
Прибайкалье	2,68—2,79	2,29—2.50	—		120—420	34—350	—•	—
Физико-механические
Разновидность	Возраст	Район	рм. г/см*	
Перекристаллизованные	D—С	В ол ы но- Подол ЬС К	2,65-2,79	
Мраморизованные	PR	Дальний Восток (юг)	2.71-2,78	
Кристаллические		То же	2.71-2,74	
Перекристаллизованные	Ni	Молдавия	2,65—2,79	
Мелко- и среднекристал- лические	s.	Норильск	——	
Невыветрелые	C3-P1	Тольятти	—	
Неклассифицированные	€—S	Предкарпатье	2,63—2,65	
1	Pl	Донбасс	2,66-2,81	
Неклассифицированные	^2-3	Московская синеклиза	—	
Сил ыютрещиноватые	C2	Архангельская область	2,75—2,78	
Неклассифицированные	•c	Западная Якутия	—	
»	£	Сибирь	2.72—2,73	
Окремненные, массивные	PZ	Восточная Сибирь		
Сохранные	€	Прибайкалье	2,74—2,75	
Некл ассифнцн рова н н ые	PZ	Байкал	2,64—3.00	
Плитчатые, монолитные	K2	Средняя Азия	—-	
Доломитизнрованные	0—s	Ленинградская область	2,7—2,8	
Н екл ассифи цирова н н ые		То же	2,6—2,8	
Доломитизированные		Архангельская область	2,75-2,78	
Неклассифицированные	J3—K2	Донбасс	2,61-2,71	
Органогенные	D—0	Молдавия	2,71—2,75	
»	C3	Поволжье	2,69	
	c2	Архангельская область	2,71-2,78	
	N>	Молдавия	2,71—2,75	
Органогенные обломочные		Подмосковье	2,73	
Рифовые	D-C	Молдавия	2,68	
Ракушечники	Ko	Средняя Азия	—	
Выветрелые	C2	Архангельская область	2,71—2,78	
Токозернистые, трещино- ватые	•	Куба, Сьенфуэгос	—	
Доломитовые, трещинова- тые	?	То же		
122
Таблица 99
свойства известняков
	*т ’ рЛг/см"	п. %	to. %	/?с. 10» Па	R™. 10» Па
	2,10—2.68	4,7-20,3	1,4-8,7	। 208—1040	—1 
	2,68-2,73	0,36—2,51	0,13-0,27	740-1150	
			—	440-1520	700-1100
	2,10-2,68	4,7-20,3	1,4-8,7	210-1040	
	2,56-3,29	0,2-1,4	«к»	400-1800	700
	2,27	16,7	5,04	650	480
	2,6	0,8-1,9	—	700—2070	100-1050
	2,35—2,62	2,24-16,4	——	400—960	—
	2,13-2,48	-—	2,2-11,9	290—600	140—540
	1,97—2,51	15-20	1.4—4,0	530—1610	710-1150
	2,03—2,67	——	0,01—0,18	100—1400	50-800
	2,63—2,71	0,42—1,13	0,09—0.86	800—1000	2600
	2,66—2.68	5-10	0,32—0,37	630—730	—•
	2,49—2,61	—	2	440—690	200—510
	2,58—3,00	0,35-7,4	0,12—2,46	360-1745	310—1310
	2,35—2,60	—	0,4—2,55	240—510	150—360
	2,26—2,45	14,3—20,2	4,0—6,9	330—910	270-750
	2,54—2.58	8.6—9,8	2,7—2,9	520—620	370—510
	2,38—2,54	10—12	1,7—11	1040—1880	560—1400
	1,83—2,58	11—26	•—в	90-230	—*
	1,61—2,35	41.8	2,5-11,5	40—270	30—230
	2,25	16,5	4,93	720	—*
	1,89—2,45	15-25	2,2—8,2	280-950	270-585
	1,61-2,35	15-41,8	2,5о—15,3	100—270	80-230
	2,19—2,22	18,5	3,5—9,1	230-500	
	2,07—2,46	8-23	2,06	145—275	120—230
	1,88—2,56	—	3,0-6,5	170—430	80—200
	1,94—2,05	25—30	5,8—12,1	160—440	110—390
	2.19—2,86	,	—-	До 150	
	2,17—2,44		—	150—330	——
123
Таблица 100
ьэ
Ju
Фишко-механические свойства мела
Район	рм. г/см1	р. г/см1	е		W’t	«’р	10* Па	Ф. гра- дус	с. 10* Па	Источник
Ровно	2,68—2,73	1,66—1,85	0,63—1,0	0,21—0,34	0,22— 0,31	0,16— 0,19		* н	—	Л. Я. Овечко, 1973 г.
Москва	2,65 2.65—2,78	1,40 1,42—2,05	2,4 0.4—1,2	0,81 0.15—0.48	0,99 0,31 — 0,33	0,65 0,18— 0,20	1 1	10	0,25	Н. М. Доро- шевич, 1965 г. 120]
Губкин	—	1,90	0,83	0,30	0,26	0,17	20			
Белгород	—	1.88	0.84	0,27	0,33	0,24	«—	—	—	Тот же
Донбасс	2,30—2,84	1,44—1,78	—	0,11—0,3	——		25—75	25—30	0,2—0,7	»
Вольск	—	—		0,11—0,16	—	——“	И—20			»
Придне- стровье	2,62—2,74	1,22—2,20	0,51-1,20			  	17—28	20—32	4,4—5,0	>
Сирия (Таб- ка)	—	1,90—2,10	0,56—0,84	0,19—0,29	•—	—	36—55	34	2,8	Материалы Гидропроекта
Приме водопасыщенно! (4.1-7.7)-10* П	ч а и и е. По д •о — (5.5-25)- а,	энным Т. Н Г 101 Па: угол	(уэыревской (К внутреннего	>52 г.), сопротр грен ня соотве*	(вленне одн гственно (S	оосному сж И—30’ н	атню су 1-5*;	КОГО MCJ удельн	18 госта ал я, >е сцеплен	?т(27 —45) I01 Па. не (7—8. Г). 10s и
Таблица 101
Механические свойства сухого и водойасы шейного мела
(по Т. II. Пузыревской, 1952 г.)
Характеристика
Сухой
мел
Водона-
сыщен ныЛ
мел
Предел прочности на сжатие Rc, 105 Па
Коэффициент Пуассона ц
Угол внутреннего трения, о, градус
Удельное сцепление с, 10ь Па
27—45
0,29—0.33
24—30
7-8,7
5,5—25
0,37-0,39
1-5
4,1—7,7
В табл. 107 приведены физико-механические свойства некоторых разновидно-
стей кремнистых пород.
Сульфат но-галогенные породы. Физико-механические
свойства сульфатно-галогенных пород представляют интерес прежде всего при
проектировании горнорудных предприятий, добывающих эти породы. Некоторые
сведения по механическим свойствам сульфатно-галогенных пород приведены
в табл. 108. Н. М. Проскуряковым и др. 128] установлены отношения временных
сопротивлений сжатию, изгибу и разрыву, которые соответственно составляют:
для каменной соли — I : (1/6—1 10) : (1/15—1/40), сильвинита — 1 : (1/12—
— I 20) : (1/60—1/100) и карналлита — 1 : 1/10 : 1/80.
Гипсы и ангидриты характеризуются плотностью в пределах 2,91—3.01
и объемной массой скелета 2,3—2,9 г/см3. Пористость изменяется в широком ин-
тервале от 0.1 до 20 %.
Латериты. Физические свойства латеритов имеют особенности, выра-
жающиеся в аномально высоких (по сравнению с другими породами) значениях
плотности минеральной части, изменчивости содержания и состава глинистых
частиц и т. и. Механические свойства существенно зависят от характера желези-
стого цемента и распределения железистых конкреций. Дисперсия показателей
физико-механических свойств латеритов очень велика, что не позволяет применять
рекомендации ГОСТ 20522 —75 к опенке однородности латеритгв и латеритных
пород. Это обстоятельство объясняется случайным распределением примазок
и включений железа, никеля, кобальта и других металлов.
Латериты и латеритные породы могут классифицироваться по составу и пла-
стичным свойствам как крупнообломочные и глинистые породы.
Таблица 103
Плотность и прочность на сжатие доломитов
различной структуры [20]
Разновидности доломитов	Средние значения	
	плотность, г/см*	предел прочно- сти на сжатие, 10» Па
Брекчиевидные	2,46	900
Перекристаллизованные	2,38	670
Пелитоморфные и фарфоровидные	2.17 1,99	310
Обломочные		165
Органогенные	1,72—1,88	65—115
Мелоподобные, хемогенные	1,49	30
125
Таблица 102
ND
о
Физико-механические свойства доломитов
Разновидность	Возраст	Район	рм. г/см3	р, г/см3	Л. %	W, %	/?с, 10» Па	10» Па
Мергелистые »	С, Cj	Тольятти Поволжье	1 2,84	2,45	12 14,04	3,8	750—800 941	—
Глинистые	D	Литва	—	2,20—2,57	 —	1		165—970	- . 
Невыветрелые		?	2,78	2,35	14,7		1	1080	 I 1 
Сохранные	-С	Прибайкалье	2,83	2.69	5	1,5	1248	1073
Тонкозернистые		Архангельск	2,71—2,84	2,07—2,38	15—20	3,9-6,7	410—975	450—790
Мелкозернистые	•€	Западная Си*	2,74—2,84	2,68—2,72	0,7—6	0,28	400—2200	
Неклассифициро-	S2	бирь Норильск	- 	2,78			1200	
ванные То же	С,	Тольятти	2,8	2,48	12,2	3,4	844	749
>	О—S	Ленинград-	2,88	2,21—2,68	11,3—19,9	1,3-7,4	370—1430	190—1190
»	Р1	ская область Донбасс	2,89—2,95	2,43-2,45	15,9—16,9		520—870	
	Cj-з	г. Мягково		2,39	0,15	5,1	1157	943
>	Сз-з	Зубцовекий	—	2,17	0,25	10,7	483	466
»	э •	гидроузел Дальний Во-	2,81—2,90	2,71—2,84	1.1-2,8	0,24—1,16	1126—2307	
	?	сток Эстония		2,03—2,40	- - —	3,8—14,4	267 -866	26—645
»	S-C	Поволжье	2,83	2,62	7,39		1510	
»	Gj-i	Подмосковье	—	2,50	 —		760	—
»	р «	?	2,79—2,89	1,4— 2,5	1—35	2,7—30	150—2000 '	
Таблица 104
Физико-механические свойства доломитовой муки
РаЯон, разновидность породы	рм. Г/СМа	р, г, см*	е	IV'	я. градус	с. 10* Па	Ео, 10* Па	Псточник
Горьковская	об-	А							
ласть:								
паста плотная	—	—		0,05—0,02	29—39	0—0,15	18	С, А. Акин- фи св, 1975 г.
паста средней	—	—	—	0,05—0,22	26—33	0—0,03		Тот же
плотности								
паста рыхлая	—		——	0,05—0,22	22—29	0-0,06	—	»
Куйбышевская об- ласть	2,81—2,89	1,48—2,03	0,5—1,2	—•	43—47	—-	—	Н. В. Родио- нов, 1950 г.
Владимирская об- ласть	2,81—2,84	1,76-1,79	0,88—0.91	0,14—0,18	26—37	0,37—0,48	180— 190	(71
Архангельская об- ласть	2,77—2,81	1,89	0,83	0,25	35	0,07	60—80	М. А. Солоду- хин, 1975 г.
То же	2,83—2,87	1,72—1,75	0,84-0,90	0,14—0,15	33	0,04	70—80	Тот же
Куба, Сьенфуэгос	2,61-2,71	1.86—2,17	0,33—0.99	0,08—0,16	24—29	0,03—0,48	260— 340	»
Куба, Сьенфуэгос: известняковая му- ка	2.64—2,68	1,91—2,02	0,35—0.66	0,10-0,16	29	0,15	190— 250	
Таблица 105
Физико-механические свойства мергелей
Разновидность	Виз- раст	Район	Рм. г/см3	р, г/см3	е	U7		ъ	Rc, 10* Па
Некласснфици-	к2	Белгород	2,70	1,90	0,78	0,25	0,36	0,26 (	13—55
рованные То же	?	Средняя	1,77—2,76	1,49—2,13	0,09—0,39	  t	 ‘	—	140—350
»	е	Азия Прибайкалье	2,65—2,77	2,45—2,51	МКВ	  			420—980
	Pj	Соликамск		2,09—2,31	0,36—0,58	0,13—0,19	0.30—	0,20—	24—25
	Ко	Воронежская	2,76	1,96—2,05	0,64—0,65	0,19—0,24	0,38 0,37—	0,23 0,18-	 
»	?	область Череповец	2,8	2,0—2,66	0,08	0,05—0,17	0,39	0,21	300—400
Сильновыветре-	?	Западная Си-	2,65	1,56—2,14	0,42—1,1	0,13—0,32	0,28-	0,16—	—
лые Озерно-болотные	э •	бирь Москва	2,65	1,65	1,3	0,45	0,37 0,50	0.21 0,35	—
Таблица 106
Группы кремнисто-глинистых пород (по Л. Л. Татариновой, 1978 г.)
Степень упрочнения	Коэффициент упрочнения	Характерные показатели фи- зических свойств	Положение в классификации	Описание	Характер- ные виды пород
Малая	<0,5	р =- 1,7 г/см3 СС 1,3 Рек > 1.1 г см3 IT < 0,5	Глинистые «	Высокопластичные во влажном со- стоянии. В воздушно-сухом состоя- нии с трудом ломаются руками, в воде мгновенно размокают	Диатомит Трепел
Средняя	0,5^ Ку < 0,9	р < 1,7 г/см3 е> 1,3 Рек < 1,1 г см3 IV' > 0,5	Промежуточные меж- ду глинистыми и полу- скальными	Во влажном состоянии с трудом разламываются. В воздушно-сухом очень прочные. В воде либо не раз- мокают, либо раскалываются по тре- щинам	Диатомит Т репсл Опока
Высокая	2&0,У	р > 1,7 г/см3	Полускальные *	В водо насыщенном состоянии не разламываются руками. В воде нс размокают	Опока
5 Солодухин М. Л, др.
Таблица 107
Физико-механические свойства кремнистых пород
Породы	Район	Рм. Г/СМ®	рск. Г/СМ®	е			Гр	Лс. 10* Па	10* Па
Диатомиты	Приволжское поднятие		0,73—1,35	0,62—1,31	0,23— 0,45	0,3-0,7	0,16— 0,47	22-36	1—6
Диатомиты тон- копористые	Урал	2.27—2,36	0, 73—0,85	1,64—2,12	0.3—0,4	—	 »	20—40	1—5
Опоки	»	—	0,9—1,05	—	—	—	—	48—62	10—15
Опоки окремне- лые	»	—	1,30—1,70	—		—	—	70— 480	
Радиоляриты глинистые, опоко- видные	Курган	2,47—2.49	1,56—1,62	1,30—1.47	0,50— 0,57	0,79— 0,88	0,49— 0,53		
Таблица 108
Механические свойства галогенных пород [281 (с добавлениями)
Породы	Временное сопротивление, 10* Па			Модуль уп- ругости Е. 10» Па
	сжатию Яс	изгибу Яи	растяже- нию Яр	
Каменная соль (в массиве) Каменная соль (образцы галита) Сильвинит (в массиве) Сильвинит Сильвинит с прослойками каменной соли Сильвинит и карналлит Сильвинит с глинистыми прослойками Карналлит-галит Карналлит Гипс Гэ	Ангидрит	155—160 260 200—270 260 205—218 260 205—270 55 153—218 90—500 250—950	40—60 21—65 16	4,5—23 21 18 22 20 5 1,9—8 42	О	ьО	о 1О	ОС-1	со	сч сч —*	—	сч"	сч"	сч" сч" 1	1 1	1 1	1 1	1 1 1	1 «Л	сч СО СЧ	сч 'Ф	О	ОО	* • •. »	*•"*	*
Таблица 109
co
о
Физико-механические свойства латеритов Кубы
Породы	Рм» г/см3	р, г/смэ	е	W	WL	W'p	ф. градус	с. 10s Па	£о» 10* Па
Собственно латериты
Гравийный грунт с суглинистым заполнителем	3,40— 3,79	2,01 — 2,56	0,59— 1,23	0,13— 0,31	0,28— 0,62	0,20— 0,43		—	300— 450
Глины с гравием	3,14— 3.78	1,77— 2,19	0,99— 1,64	0,18— 0,44	0,38— 0,81	0,24— 0,51	7—10	1.1-1.2	130— 520
Суглинки гравелистые	3,04— 3,39	2,01 — 2,59	0,53— 1,37	0,19— 0,46	0,25— 0,85	0,16— 0,57	14—24	0,19— 1.74	300— 45й
Латеритные породы
Глины пестроцветные	2,88— 3,30	1,46— 1,91	1,40— 2,90	0,36— 0,95	0,46— 1,44	0,35— 0,65	10—19	0,24— 0,66	90— 150
» карбонатные	2,80— 3,21	1,80— 2,17	0,62— 1,04	0,19— 0,36	0,42— 0,69	0,22— 0,32	6-7	2,3—2,7	80— 280
» латеритные	3,25— 3,98	1,56— 1,99	1,20— 2,39	0,35— 0,80	0,49— 0,91	0,32— 0,60	16—24	0,50— 0,66	130— 260
Глины с реликтовой структурой серпентинитов	2,66— 3,93	1,54— 1,98	0,92— 3,46	0,31 — 0,80	0,52— 0,86	0,28— 0,56	24—26	0,50— 0,85	160— 220
Таблица ПО
Физико-механические свойства туфов
Породы	Возраст	Район	рм. г/см’	р, г/см’	4. %	%	10* Па	10» Па
Неклассифицированные
Туфы порфиритов кри-
сталлические
Туфы дацитовые
Туфы кварцевых порфи-
ров
Туфы порфиритов кри-
сталлокластические
Очень прочные
MZ	Восточная Сибирь	2,53-2,65	2,29—2,62	1,89—9,96	0,34- 2,70	1555— 2301	760— 2269
N—Q	Дальний Восток	—-	2,56—2,58	0,3—0,6	—•	1700	—
Р	То же	2,65—2,70	2,60—2.68	0,37—1,51	0,12— 0,79	1200— 2725	—
PZ	Тянь-Шань	2,61—2,72	2,38—2,67	6,2-11.2	0.51	1288— 1635	1342
^1-1	Кавказ	2,80	2,53	9,56	1,28	1501	1426
Прочные
Туфы и туффиты слабо- выветрелые	Т1 •	Восточная Сибирь	2,69—2,79	2,31—2,79	0,5—36	1 — 11	800— 970	550— 600
Ксенотуфы, туфы плот- ные	к,	Дальний Восток	2,64—2,68	2,07—2,63	1,08—15	0,04— 5.4	500— 1282	320— 837
Неклассифицированные	₽—N	То же		2,6	—	——	400—600	1
Туфы андезитовые	N	Сахалин	2,75	2,28	17.1	—	625	—
Туфы окремненные, ту- фолавы	к,-₽	Камчатка	2,31	2,40—2,69	1,9—12	0,6-5	800— 1880	603
Продолжение табл. 110
Породы	Возраст	Район	рм, Г/СМ1	р. г/см1	п, %	w, %	/?г. 10s Па	я”. 10* Па
Лавы базальтов брек- чиевые	Q	Камчатка	2,78	2,38	23	4	500— 1000	—
1уфы андезитовые	Ж	Дальний Восток	2,60—2,75	2,52—2,70	—-	0,3—3	920— 1500 711 — 1095	800
Неклассифицированные	N	Карпаты	2,23—2,72	1,95—2,71	4,96—22,7	2,5—6		836— 797
Средней прочности
Туфы и туффиты, за-	Т1	Вилкжская ГЭС	2,62—2,91	1,94—2,27	15—34	6—12	150—	40—70
тронутые выветриванием			2,84	1,6-2,56	7,3—32,7		880	
Туфы выветрелые	?	Якутия				8,1	245	135
Туфы андезитовые, ту- фы лавобрекчиевые	N	Камчатка	2,55—2,75	2,23—2,68	7,6—15	1,1-7,1	190— 710	—
Лавы базальтов шлако- вые	Q	»	2,73	2,2	32	5	300— 500	—
Туфы андезитовые	Jo	Крым	2,75—2,78	2,42—2,52	—	2,1-3,1	373— 570	329— 386
Малопрочные
Туфы пепловые Туфы выветрелые	N N	Камчатка »	2,68—2,70.	1,50—1,77 1,30—1,92	28—40 29—36	10-23 11,6- 15,5	136— 192 69—98	
Н е к л < । ссифици р ова н н ые	N	Карпаты	—	1,11-1,77	До 55	28—35	25—160	—-
Некоторые показатели физико-механических свойств латеритов и латеритных
пород Кубы (район Моа) приведены в табл. 109.
Пирокластические породы. Из пирокластических пород
наиболее широко развиты туфы и туффиты, имеющие самые разнообразные физи-
ко-механические свойства (табл. ПО). Деформационные свойства туфов характе-
ризуются модулями упругости (250-1000)- Ю6 Па, лавы базальтов имеют модули
,)бшей деформации (5—10)- 10е Па.
К пирокластическим породам относятся и рыхлые отложения. Вулканические
шлак и пепел имеют плотность минеральной части 2,6—2,9 г/см3, плотность
0,6—1,6 г/см3, пористость 35—76 %. Иногда вулканический пепел имеет пластич-
ные свойства и характеризуется числами пластичности, характерными для су-
песей.
НЕСКАЛЬНЫЕ породы
Крупнообломочные породы. К крупнообломочным породам
относятся рыхлые породы, в которых масса частиц крупнее 2 мм составляет
более 50 % общей массы породы.
Выделяют валунный грунт (при преобладании неокатанных частиц — глы-
бовый), в котором масса частиц крупнее 200 мм составляет более 50 %; галечни-
ковый грунт (при преобладании неокатанных частиц — щебенистый), в котором
масса частиц крупнее 10 мм составляет более 50 %, и гравийный (при преоблада-
нии неокатанных частиц — дресвяный), в котором масса частиц крупнее 2 мм
составляет более 50 %.
В соответствии с требованиями СНиП 11-15-75 крупнообломочные породы
подразделяются по:
—	степени неоднородности зернового состава U;
—	виду заполнителя при содержании песчаного заполнителя более 40 ° о
или глинистого заполнителя более 30 % от общей массы воздушно-сухой породы;
—	коэффициенту выветрелости /<пк при содержании частиц размером менее
2 мм в количестве более 10 % от массы породы, подвергающейся выветриванию;
—	степени влажности (доли заполнения пор водой) 6;
—	природной влажности породы U’.
Степень неоднородности определяется по формуле
и = -^г~>
«ю
где ^бо — диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится 60 %
частиц по массе; dl0 — диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содер-
жится 10% частиц по массе.
Коэффициент выветрелости обломков Хвк определяется испытанием на исти-
рание во вращающемся полочном барабане и вычисляется по формуле
л ВК-----9
где Ki — отношение массы частиц размером менее 2 мм к массе частиц размером
более 2 мм после испытания на истирание; Кп — то же, до испытания на истира-
ние.
Природную влажность определяют с учетом содержания крупных включений
IV' =	— n (I — Л'вк) (1Г1 - UZ2),
где W’lt П72 — соответственно влажности заполнителя и крупнообломочных ча-
стиц (размером более 2 мм); ц — содержание крупнообломочных частиц в долях
единицы.
В тех случаях, когда нет необходимости определять коэффициент выветре-
лости, т. е. Квк = 0 (например, моренные породы с обломками изверженных по-
род), влажность оценивается по формуле
W = Wi — ri IFi).
133
Влажность заполнителя определяется высушиванием пробы, из которой удалены
частицы размером более 2 мм.
В табл. 111 приведена общая классификация крупнообломочных пород.
Основной особенностью изучения физико-механических свойств является
их анализ в целом для породы, а в необходимых случаях и для заполнителя.
Влажность, плотность и объемная масса рассматриваются для крупных об-
ломков, песчаного или глинистого заполнителя и в целом для породы (валовые
оценки). Исходя из этого получают соответствующие значения пористости, кон-
систенции и т. д.
Часто плотность породы определяют взвешиванием пробы, вынутой из
определенного объема шурфа. Объем, в свою очередь, определяют наливом воды,
предварительно выложив дно и стенки шурфа водонепроницаемым материалом.
' По некоторым сведениям, при содержании крупных обломков от 30 % и
более резко возрастает роль угла внутреннего трения крупных обломков и падает
роль удельного сцепления заполнителя. По данным А. И. Шеко, при содержании
крупных обломков до 10 °о механические свойства породы зависят почти полно-
стью от состава и свойств заполнителя. Содержание обломков в количестве 10—
35 % не создает жесткого скелета и свойства такой породы определяются запол-
нителем. При содержании крупных обломков 35—65 % они формируют скелет
породы и определяют ее деформационные свойства, а при содержании обломков
65—90 % от них зависят и прочностные свойства породы.
Дать обобщенную характеристику физико-механических свойств крупно-
обломочных пород невозможно, поэтому в табл. 112 приведены сведения только
по отдельным породам, которые могут служить для оценок по аналогии.
Крупнообломочные породы характеризуются высокой водопроницаемостью.
Коэффициент фильтрации достигает 500—1000 м/сут и более, однако при нали-
чии глинистого заполнителя водопроницаемость резко снижается и коэффициенты
фильтрации составляют уже 10”5—10” 6 см/с.
Чистые галечник и гравий имеют высокий коэффициент водоотдачи, достига-
ющий 0,30—0,35.
Пески. Пески классифицируются по гранулометрическому составу,
степени неоднородности состава, степени влажности, плотности сложения, за-
соленности, содержанию растительных остатков н степени цементации льдом
(табл. ИЗ).
Гранулометрическая характеристика песков является основным критерием
для номенклатурного выделения видов и важным параметром, определяющим их
физико-механические свойства. Особенно внимательно следует анализировать
пески, у которых граничные содержания фракций находятся на пределах между
разными видами. В качестве примера в табл. 114 приведены анализы двух проб,
практически не отличающихся по содержанию частиц, но формально относящихся
к совершенно различным породам.
В подобных случаях массовыми определениями относят пески к тому или
иному виду и грубые отклонения от вида отбрасывают.
Механические свойства песков одного в того же вида зависят в основном
от плотности сложения. Плотность сложения определяется через коэффициент по-
ристости и дополнительно (а в случаях невозможности отбора монолитов, и пре-
имущественно) по результатам статического или динамического зондирования
(табл. 115).
Определение деформационных и прочностных свойств песков затруднено
ввиду сложности отбора и транспортировки образцов несвязных пород.
Плотность минеральной части песков (скелета) зависит от их минерального
состава и изменяется в пределах 2,6—2,7 г/см3, а для кварцевых песков близка
к 2,65—2,67 г/см3. Плотность песков изменяется в пределах 1,4—1,8 г/см3.
Плотность скелета лучше, чем плотность в природном состоянии, характеризует
свойства песков, так как не связана с влажностью. Если нет возможности опреде-
лить объемную массу скелета в природном состоянии, то ее определяют в преде-
льно рыхлом и предельно плотном состояниях, полагая, что объемная масса
скелета в природном состоянии находится в этих пределах.
Коэффициенты пористости песков изменяются в самых широких пределах
от 0,5 до 0,8 и выше. При прочих равных условиях чем выше показатель степени
134
Таблица Ш
Общая классификация крупнообломочных пород
GO
'ZP
По крупности и окатянностм частиц, преобладающие размеры, мм	По степени неоднород- ности и	По характеру заполнителя	По степени выветрелости ^пк	По степени влажности	Разновидности
Валунные (при неокатан ных гра- нях — глыбовые) d >200 Галеч пиковые (щебенистые) 10 <d^ 200 Гравийные (дресвяные) 2 <d<=$ 10	Однород- ные (7<3 Неоднород- ные и > 3	Песчаные — при со- держании песчаного заполнителя >40% Глинистые — при со- держании глинистого заполнителя >30 % (с характеристикой плот- ности или состояния заполнителя)	Невыветрглые 0 < ^ вк 0,5 Слабовыветре- лые 0.5<Кпк^ ^0,75 Снльновывет- релые 0.75 <Кнк^1	Маловлажные 0 < G<$ 0.5 Влажные 0,5 <	0.8 Насыщенные водой 0.8 < G^ 1	Л. Засоленные: при содержании песчаного за- полнителя <40 % или глинистого заполнителя <30%, содержание легко- и среднерастворимых солей составляет >2 % от массы воздуш- но-сухой породы; при содержании песчаного за- полнителя >40 % содержание со- лен > 0,5 %; при содержании глинистого за- полнителя >30 % содержание со- лей > 5 % Б. Мерзлые (при t <0°С); без заполнителя—твердомерз- лые или сыпучемерзлые; при наличии заполнителя — —твердомерзлые при 0.00! -Ю’6 Па”1. — пластичномерзлые (по темпе- ратуре заполнителя для песков мелких и пылеватых —0.3 °C. супе- сей — 0.6 ^3, суглинков —-1 °C. глин —1,5 °C)
Таблица 112
Физико-механические свойства некоторых крупнообломочных пород
Породы	Район	р, г/см3	п	IP	ф, градус	с. 10» Па		Ео, 10» Па	ф. см, с	ИсточиНК
Дресвяный грунт	Братск	2,10	—	0,17	31		о.ю	125	3-10-3	Н. Н. Леонтьев и др., 1968 г.
Щебенистый грунт		2.13	—	0,15	36		0,05	60	—	Тот же
Щебенистый сугли- нок	»	2,04	•—	0,20	26		0,20	180	2*10’’	>
Г равиййо-галечиые отложения	Иркутск	2.03— 2,17	29—35	•		26—29		—	  	0,02-1,4	>
Валунно-галечник V	Алма-Ата	2.13— 2,28	22—39	0,02— 0,23	22—30		0.07— 0.08	600-700		М. Аликов и др,, 1971 г.
Щебенистые грунты с невыветрелыми об- ломками	Урал	—-	—>	Ro =	= (6-9)-106		Па	350—600		В. Б. Швец
Щебенисто-дресвя- ные со слабовывстре- лыми обломками		*—	 	Ro =	= (5-6). К		Па	250—400	—	»
Дресвяные с силь- новыветрелыми об- ломками	»		—	R<,=	= (4—5)-106		Па	250—300	—	»
Дресвяный грунт	Куба, Сьенфуэгос	1,94— 2,12	28—48	0,13— 0,29	23		0,4	280	——	М. А. Солоду- хин, 1978 г.
Таблица ИЗ
классификация песчаных пород
Тип по грану- лометрическому составу	Плотность сложения по коэффи- циенту пористости е			По степени неодно- родности и	По степейн влажности G	Разновидность
	плотные	средней плотности	рыхлые			
Песок, гравелистый	е<0,55	0.55^е^0,7	г >0,7	Хорошо отсор- тированные U <3 Средпеотсорти-	Маловлажныи 0<G^0,5 Влажные	Засоленные (содержани- легко- и среднераетворн.мых солей составляет >0,5 % от массы воздушно-сухой породы, дтя мерзлых песков >0.1 %)
крупный	е<0,55	0,55^	7	е>0,7	рованные 3 U < 5	0,5<Gsg0.8	С примесью растительных остатков
средней Кр} пности мелкий	е<0,55 е<0,6	0,55^^ 0,7 0,(5*57^0.75	«>0.7 f>0.75	Плохо отсорти- рованные б <	10	И асыщеныые водой 0.8«м<1	(0,03 < q 0,1) По степени цементации льдом: твордомерзлые (пески крупные и
пылеватый	е<0.6	0,6^76^0,8	с>0,8	Неотсортиро- ванные и > 10		средней крупности при ZT <—0,1 °C; пески мелкие и пылеватые при /т <—0,3 °C; пески с примесью растительных остатков при /т <—10 СС; пластичномерзлые сыпучемерзл ьь (суммарная влажность lV'c.^0,03)
П римечэин е. Содержание фракций см табл. 22.
00
Таблица 114
Результаты гранулометрических анализов
Но- мер пробы	Содержание частиц, %						Наименование по СНиП 11-15-74
	>10 мм	10—2 мм	2—0,5 мм	0.5— 0,25 мм	1 ? »о CI — ОО	<0.1 мм	
1	4	19	15	11	24	27	Песок пылеватый
2	9» О	22	16	12	24	21	Песок гравелистый
Таблица 115
Плотность сложения песков (по СНиП 11-15-74)
Виды песков	Плотные	Средней плотности	Рыхлые
По сопротивлению погр при с та типе Пески крупные и средней крупно- сти независимо от влажности Пески мелкие независимо от влажности Пески пылеватые: а) маловлажные и влажные б) водонасыщенные	ужению кону ском зпндиро Pq> 150 Pq> 120 Ро> ЮО PtJ > 70	—	—		 о»	J? мо	к.	сл	$	° С О	Ji \v\v	V	W w	w	v	~ ЪЭ Со	м-	G1 О О	О	ф	-	Pq< 50 Рч< ‘0 Pq < зо Pq< 20
По условному динамическому сопротивлению погружению
конуса (РЛ, 10ь Па) при динамическом зондировании
Пески крупные и средней круп-
ности независимо от влажности
Писки мелкие:
а)	маловлажные и влажные
б)	водонасыщенные
Пески пылеватые маловлажные и
влажные
Рд> 125
Рд> 110
Рд > 85
Рд>85
125> Рд^ 35
110^ Рд^> 30
85 > РДЬ 20
85^ Рд р 20
неоднородности, тем ниже пористость, так как в разнозернистом, неотсортиро-
ванном песке для различных пор находятся заполнители из частиц соответствую-
щих размеров. Сыпучее тело, состоящее из одинаковых идеальных шаров при
плотной укладке по тетраэдру, независимо от размеров шаров имеет коэффициент
пористости 0.35 (пористость 25,9 %). Рыхлая укладка шаров дает коэффициент
пористости 0,91 (пористость 47,6 %). В этих пределах изменяется пористость
однородных, хорошо отсортированных песков.
Очень часто о плотности сложения песков судят по степени плотности D
D = епфх — е
^шах — епип *
где emax. emin, е — соответственно коэффициенты пористости в рыхлом, плотном
и природном состояниях.
138
Таблица 116
Классификация глинистых пород
Тип по числу пластичности		Включен ия	( >2 мм)	Консистенция		Прочность по пенетрацнн		
Наименова- ние	7Р	Наименова- ние	Содер- жание, 	%	Наименова- ние	с	Наименова- ние	РПЮ‘ Па	Разновидность
Супеси Суглинки Гл и ны	0,01 </п^ ^0,07 0.07 </p-g ^0.17 /р >0,17 1	С галькой (с щебнем) С гравием (с дресвой) Галечнико- вые (щебе- нистые) Гравели- стые (дре- свя чистые)	15—25 15-25 25—50 25—50	Супеси: твердые пластичные текучие Суглинки и глины: твердые полутвер- дые тугоплас- тнчные мягкоплас- тичные текучепла- стичные текучие	Il <0 O^Z/^1 Il > I Il <0 0^/L^0,25 0.25 </ ^0,50 0,50 </z-^ ^0,75 0,75 <7 L^1 Il>\	Очень прочные Прочные Средней прочности Слабые	? Xv -о A Н V _О О’*	ю СЛ ел ~	Просадочные (6пр>* ^0,01) Набухающие: слабонабу хающие (0,04^ 6Н^ 0.08) средненабу хающие (0,08 < бн^ 0,12) сил ьионабу хающие (6„ >0,12) ' Засоленные (супеси и суглинки просадоч- ные при содержании легко- и среднераство- рнмых солей >1 % или только легкорас- творимых солей > >0,3 %; супеси и су- глинки непросадочные при содержании легко- н среднерастворимых солей >5 %) С примесью расти- тельных	остатков (0,05 <<7^ 0,1) По степени цемен- тации льдом: твердомерзлые (су- песи tr < —0,6 °C; суглинки 1т < <— 1 °C; глины /т <—1,5 °C) пластичномерзлые
11з формулы видно, что если г = ^тах (рыхлое состояние), то£> = 0; при е —
= c‘min (плотное состояние) D = 1. Исходя из этого пески можно разделять на
рыхлые при D = 0 — 0,33; средней плотности при D == 0,33—0,66 и плотные
при D = 0,66—1,0.
Пески имеют высокую водоотдачу. Коэффициент водоотдачи (отношение объ-
ема свободно вытекающей воды к общему объему породы при полном водонасы-
щении) составляет: для крупнозернистого леска — 0,25—0,30; песка средней
крупности — 0,20—0,25; мелкозернистого песка 0,15—0,20 и для пылеватого
песка — 0,10—0,15.
Пески плотные и средней плотности характеризуются модулями деформации
в пределах (110—390)-105 Па для пылеватых песков, (180—480)* 105 Па для мел-
ких песков, (300-500)- 10&Па для песков средней крупности и (300—500)-105 Па
для крупных и гравелистых песков.
Прочностные характеристики песков характеризуются широкими пределами
угла внутреннего трения (26—43°) при низких значениях параметра линейности
(0,01—0,08). 10б Па.
Глинистые породы. Глинистые породы классифицируются на типы
по числу пластичности /Р, определяемому лабораторным путем по разности влаж-
иостей, выраженных в долях единицы, соответствующих двум состояниям
грунта: на границе текучести U'z£ и на границе раскатывания (пластичности) П'Р
(табл. 116).
Граница раскатывания определяется довольно трудоемко и с большими по-
грешностями. Обе границы зависят от минерального состава и глинистости, т. е.
от одних и тех же факторов, поэтому тесно связаны между собой. Для глинистых
пород четвертичного возраста Северо-Запада СССР можно пользоваться корреля-
ционными зависимостями, полученными В. Е. Экманом и др. (1979 г.) и представ-
ленными в табл. 117. Подобные зависимости можно получить и для других райо-
нов и разновидностей глинистых пород.
Таблица 117
Зависимость границы раскатывания II р от границы текучести \\\
Генетические типы пород	Значения WL	Уравнение связи
Ледниковые Озерно-ледниковые »	WWAA .° О С О ’•U ОС СО ’со о о о с 1		Ир = 0,486 WL + 0,034 lip = 0,6841V z + 0,004 1Гр= 0,514	0,013 Up = 0,671 \VL — 0,046
II р и м еч а и ия. I. Значение Wj получают но трем и более определениям.
2. Остаточное среднее квадратическое отклонение IV' не более 0.01—0.02.
Состояние глинистых пород определяется их консистенцией, важнейшей
характеристикой, определяющей механические свойства.
Консистенция. Под консистенцией глинистых пород понимается степень
подвижности слагающих породу частиц под влиянием внешних механических воз-
действий, при различной влажности (В. А. Приклонский, 1955 г.). В зависимости
от степени влажности глинистые породы могут изменяться от твердых тел до жид-
ких или вязкотекучих. В табл. 118 приведены формы консистенции глинистых
пород.
Наиболее принято характеризовать консистенцию влажпостямп, соответству-
ющими определенным физическим состояниям породы: пределом текучести П'/д,
пределом пластичности (раскатывания) U Р и природной влажностью V
Г — Up
U £ — IV’Р
140
Таблица 118
Формы консистенции глинистых пород [18]
К онснстсн- дня	Состояние консистенция	Назван не по СНиП П-15-74	Признак» консистенции	Пределы консистенции	Физическое состояние после нару- шения есте- ственного сложения	Соотноше- ния влаж- ноетеП
Текучая	Жидкоте- кучее	Текучая •	Порода растекается тонким слоем под влия- нием собственного веса	Предел текучести wL	Текучее *	IF > WL
	Вязкоте- кучее	Текучепла- стичная	То же			
Пластичная	Липкопла- стичное	Мягко- пластичная	Порода под действием внешнем силы легко принимает рахчичную форму и сохраняет ее после устранения усилия, не изменяя при этом своего объема; прилипает к посторонним пред- метам	Предел липкости	Пластичное	WL>\V> >wP
	Вязкопла- стичное	Тугопла- стичная	Порода под действием внешней силы прини- мает различную форму и сохраняет ее после ус- транения усилия, не изменяя при этом своего объема; не прилипает к посторонним предметам	Предел пластич- ности IV'p		
Твердая	Полутвер- дое	Полутвер- дая	Порода под действием внешней силы после явно выраженных пластических деформаций покрывается трещинами, нарушается ее сплош- ность, происходит хрупкопластнческое разру- шение		Полутвер- дое	
	Твердое	Твердая	Порода под действием внешней силы после явно выраженных упругих деформаций хруп- ко разрушается, раскалывается с нарушением сплошности	Предел усадки	Твердое	IF < IV'p
Характерные влажности могут быть выраженЫ через массу или объем.
По первому способу определяется отношение массы воды, необходимой для при-
ведения пасты грунта в определенное предельное состояние, к массе скелета.
При объемном способе определяется отношение объема воды к объему всего грунта
или отношение объема воды к объему скелета. Так как при работе с пастами имеет
место полное водонасыщение, отношение объема воды к объему скелета будет соот-
ветствовать коэффициенту пористости пасты в том или ином предельном состоя-
нии. Эти коэффициенты пористости принято называть приведенными пределами
границы текучести, раскатывания и т. д. Определяются они по формулам
О,= W’lPm; еР = UZppM,
гдее/., ер — коэффициенты пористости, соответствующие влажностям на границе
текучести Wl и раскатывания IV7Р; рм — плотность минеральной части, г/см3.
В табл. 119 приведены оценки консистенции по данным лабораторных, опыт-
ных и визуальных определений. Очень часто возникает вопрос о различиях
в оценке состояния глинистых грунтов по разным методам. Необходимо учиты-
вать, что оценка по показателю консистенции связана с оценкой грунта по пол-
ностью нарушенной структуре.
В табл. 120 приведена классификация консистенции по глубине погружения
конуса массой 300 г с углом при вершине 30°.
С целью оценки влияния нарушения естественного сложения и структурных
связей глинистых пород на их консистенцию приводят сравнения показателей
различных свойств, определенных по ненарушенной и полностью нарушенной
структурам. Отношение этих показателей называется чувствительностью глини-
стых пород.
С понятием консистенции тесно связана естественная уплотненность гли-
нистых пород.
В. А. Приклонским (1948 г.) предложено вычислять коэффициент уплотнен-
ности Kd
где е — коэффициент пористости породы естественного сложения. Этот показа
тель аналогичен показателю относительной консистенции DK
WL - W
к	_ U7P
Коэффициент уплотненности позволяет судить о соотношениях естественной по-
ристости с пористостями при характерных пределах.
Если Kd меньше нуля, то естественная пористость выше, чем пористость
на пределе текучести. Это характерно для недоуплотненных пород, т.,е. илов, мо-
лодых глин и макропористых пород. Если J\d больше единицы, то естественная
пористость меньше пористости предела пластичности, что характерно для сильно
уплотненных пород.
В практике необходимо приводить оценку консистенции по всем использо-
вании методам. С целью прогноза возможного изменения консистенции глинистых
пород, не полностью насыщенных водой, под влиянием дополнительного увлаж-
нения поверхностными, грунтовыми или производственными водами рекоменду-
ется дополнительно вычислять показатель консистенции для влажности при пол-
ной влагоемкости, т. е. для случая полного водонасыщения без набухания.
Особо следует обратить внимание на определение консистенции глинистых
грунтов, имеющих крупные включения. В этом случае необходимо определить
естественную влажность заполнителя, отделив его от крупных включений, и
соотнести ее с пределами пластичности, которые также будут получены только по
заполнителю. В противном случае показатель консистенции будет занижен, так
как включения, как правило, имеют меньшую природную влажность, чем запол-
нитель, и природная влажность породы в целом, тем самым, меньше, чем запол-
нителя.
142
Таблица 119
Оценка глинистых грунтов по консистенции
Наименование по консистенции	Показатель тенцин (по	консис- СНиП М)	Глубина погруже- ния конуса Л, мм (по 11. О. Бойченко. 1964 г.)	Прочность на одно- осное сжатие /?с, 10* Па (по К. Терца» ги и Р. Пэк, 1958 г.)	Удельное сопротив- ление пенетрации R, 10» Па (по В. Ф. Ра- зоренову, 1968 г.)	Оценка по статиче- скому зондированию Pq. 10» Па 14! ]
Супеси:						
твердые	/ д	0	/1< 4,0	>4	>1,90	
пластичные	0^/д	I	4.0^ л 22.5	0,25—4	0,076—1,90	—
текучие		1	h >22.5	<0,25	<0,076	—
Суглинки и глины:						
твердые	/ у	0	h < 1.0	^>4	>1,90	>50
полутвердые	0^/д	Ц 0.25	1.0^	4.0	2-4	0,85—1,90	30—50
тугопластичные	0,25 < /д	0.50	4.0 < h < 7.4	1—2	0,38—0,85	10—30
мягкопластичные	0.50 < 11	^0,75	7,4 </t^ 16.2	0,5—1	0,17—0,38	<10
текуче пластичные	0,75 </д	< 1	16,2 </t< 22.5	0,25—0,5	0,076—0,17	<10
текучие		1	h > 22,5	<0,25	<0,076	<10
Таблица 120
Наименование консистенции грунтов по данным пене грации конусом массой 300 г и углом
при вершине 300° (по П. О. Бонченко, 1964 г., с добавлениями)
Консистенция по СНиП 1Ы5-74	Консистенция по Бойченко	Глубина погру- жения конуса /?. мм	Показатель консистенции СВ	Показатель консистенции	Удельное сопро- тивление лене- трации Рп. 1(1» Па
Твердая	Т вердая	<1,2	<—0,25	<0	>20.8
Полутвердая	Полутвердая	1.2—1,0	—0,25—0.00	0—0,25	20.8—1,87
Тугопластичная	Тугблластнчная	4,0-7,1	0,00—0,25	0,25—0,50	1.87—0,55
Мягкопластичная	Мягкопластичная	7,4—11.3	0,25-0,50	0,50—0,75	0,55—0,25
	Очень мягкопластичная	11,3—16,2	0,50-0.75		0,25-0,12
Текучепластичная	Текучепластичная	16,2- 22,5	0.75—1.00	0,75—1,0	0.12—0,06
Текучая	Текучая	>22.5	>1,00	>1,00	<0,06
Примеры оценки консистенции	Таблица 121
Порода, (район)	Природная влаж- ность IV	Степень влажно- сти G	Полная влагоем- кость IP	Пределы		Показатель консистенции		Глубина по- гружения конуса, мм		Описание		Вывод
				текучести «7	раскатыва- ния И7р	по природ- ной влаж- ности	по ПОЛНОЙ влагоемко- стн	Ненарушен- ная	Нарушен- ная струк- тура	полевое	лаборатор- ное	
Суглинки озерно- ледниковые (Ленин- град)	0,35	1.0	0,35	0,36	0,24	0,92 т. к. п.	——	7,2 т. п.	14,0 м. п.	т. п.	Т. П.	Порода имеет ту гоп ла- сти иную консистенцию, переходящую при пере- мят и и в мягкопластич- ную *
Суглинки морен- ные’ (Новгород)	0.14	0,85	0,16	0,23	0,14	0 п. т.	0,2 п. г.	3,0 п. т.	4,0 п. т.	П. Т.	Т.	Порода имеет полу- твердую консистенцию
Супеси (Киев)	0.11	0,76	0,14	0,20	0,14	—0,5 т.	0 п. т.	0.8 т.	—	т.	т.	Порода имеет твердую консистенцию
Суглинки морен- ные (Москва)	0,11	0,75	0,15	0.22	0,13	“0,2 т.	0.2 п. т.	1.0 т.	——	п. т.	п. т.	Порода имеет твердую консистенцию, при ув- лажнении до полной вла- гоем кости — полутвер- дую
Суглинки с грави- ем (Ярославль): порода заполнитель	0,15 0,18	1,0 1.0	0,18	0,23	0,13	0,2 т. 0,5 т. п.	——	1.2 т.	7.2 т. п.	п. т.	т. п.	Порода имеет полу- твердую консистенцию, заполнитель — тугопла- стичную
k • Примечание. Консистенция: т — твердая, п. т. — полутвердая, т. п. — тугопластичная, м. п. — мягкопластичная, т. к. п. —
текучепластнчная, т. к. — текучая.
В табл. 121 приведен пример оценки ьонснстснцми на основаини анализа ре-
зультатов, полученных различными методами.
Сопротивление пенетрацнн Рп определяется нагрузкой на конус массой 300 г
с углом при вершине 30°. Нагрузка прикладывается ступенями. Сопротивление
пенетрацнн вычисляют по формуле
Ри = Р :
где Л — глубина погружения конуса, см.
По значению сопротивления пенетрацнн производится кл сснфнцнрование
глинистых пород по прочности. Отношение сопротивлений пенетрацнн на образ-
цах ненарушенного и нарушенного сложении (при одно/ и той же влажности-
плотности) характеризует структурную прочность (степень чувствительности)
гл и и петых пород.
Пенетрациеп можно определять и тиксотропное упрочнение образцов нару-
шенной структуры во времени.
Обычно чувствительность глин составляет 2—4. При степени чувствительно-
сти 4—8 глины считаются чувствительными, более 8 — сверхчувствительными.
Глинистые породы разделяются на разности по одному из важнейших приз-
наков — поведению при замачивании (просадочность и набухание) и высыхании
(усадка).
Просадочностъ — это свойство глинистых пород давать дополнительную
осадку (просадку) при замачивании водой под действием внешней нагрузки или
собственного веса.
Набухание — это свойство глинисты” пород увеличиваться в объеме при за-
мачивании водой или химпческ! ми растворами. Набухающие породы при вы-
сыхании проявляют свойство усадки —уменьшение объема.
При предварительной оценке просадочных и набухающих пород используе-
тся показатель
/7 = -^.
1 г
Относительная просадочность определяется по формуле
где h' — высота образца породы природной влажности, обжатого без возможно-
сти искового расширения давлением Р, равным давлению, действующему на рас-
сматриваемой глубине; Ацр — высота того же образца после замачивания его до
полного водонасышепия при сохранении давления Р; — высота того же образца
породы природной влажности, обжатого без возможности бокового расширения
давлением, равным щвлеиию от собственного веса породы на рассматриваемой
глубине.
Просадочные породы оцениваются по величине начального просадочного
давления РпР, за которое принимается минимальное давление, при котором про-
являются просадочные свойства породы при полном водонасыщении, и по вели-
чине начальной просадочной влажности b пр, представляющей собой влажность,
при котором породы начинают проявлять просадочные свойства ь условиях на-
пряженного состояния. За критерии начальной просадочной влажности принима-
ются: при компрессионных испытаниях — относительная просадочность дпР =
= 0,01; при испытаниях штампом—давление, равное пределу пропорциональ-
ности, при котором фаза нормального уплотнения переходит в фазу просадки.
Относительное набухание породы в условиях свободного набухания оп-
ределяется по формуле
« :нс h
бп==—Л~’
гдейнс — высота образца после его свободного набухания в условиях невозмож-
ности бокового расширения в результате замачивания до полного водопасыщення;
— начальная высота образца природной влажности.
145
Набухающие породы характеризуются величинами давления набухания Рц,
влажности набухания Wzn и относительной усадки при высыхании 6у. За давление
набухания Ри принимается давление на образец породы, замачиваемый и обжима-
емый без возможности бокового расширения, при котором деформации набуха-
ния равны нулю.
Влажность набухания U „ — это влажность, полученная после завершения
набухания образца породы, обжатого без возможности бокового расширения
заданным давлением.
Относительная усадка определяется по формуле
где й|| — высота образца породы при обжатии давлением Р без возможности бо-
кового расширения; йу — высота образца при том же давлении после уменьшения
влажности в результате высыхания.
Критерии для предварительной оценки просадочных свойств породы приве-
дены в табл. 122, а набухающих свойств — в табл. 123.
Таблица 122
Предварительная оценка просадочных пород
Степень влаж- ности G	Показатель П менее			Относитсяь нал проса- доч н ость бпр	Примечание
	о V а V о о	о V V/ о	0,14	<0,22 Г'		
<0,8	0,1	0,17	0,24	0,01	Леесы, лёссовидные породы, покровные гли- нистые породы и др.
Таблица 123
Предварительная оценка набухающих пород
Показатель П	Относительное набухание в условиях свободного набухания И		
	0.04	<0.08	0.08 < б„ < 0.12	6Н > 0.12
0,3	Сл абон абу х ающие	Среднейа - бухающие	Сильионабу- х ающие
В табл. 124 приведены показатели физических свойств некоторых видов
глинистых пород различного возраста.
Деформационные характеристики глинистых пород определяются по компрес-
сионным испытаниям, испытаниями штампом, пресс иометрией и т. д. В табл. 125
приведена классификация глинистых пород по сжимаемости. В этой классифика-
ции используется коэффициент сжимаемости, вычисляемый по формуле
146
Т а б л и ц а 124
Физические свойства глинистых пород
Район	Возраст	рм, Г/СМ3	0, г/см’	e	W'		U7 P
Тамбов	gQl!		2,00	0,63	0,18	0.35	0,19
Архангельск	gQiii	2,64—2,79	2,04—2,23	0,35—0,72	0.11—0.23	0,15—0,34	0,07—0,21
Мурманск	и	2,72—2.73	2,16—2,19	0,30-0,45	0,03—0,19	0,20—0,24	0,17—0,19
Абхазия	dQiv	2.59-2,67	1,60—1,89	0,72—0,96	0,19—0,36	0.27—0,51	0.15—0,33
Рига	gQiv	2,70—2,75	2.20—2,30	0,30—0.36	0.09—0,14	0,18-0,24	0,08—0,14
Астрахань	aQiv	2.70—2,73	1,72—2,00	0,73—1,35	0,26—0,39	0,27—0,44	0,18—0.29
Ленинград	igQui	2,70—2,74	1,76—1.96	0,7-1,2	0,29—0,38	0,30—0,36	0,19—0,23
Новгород	teQin	2,69—2.75	1,87—1,99	0,65—0.81	0,24—0,30	0,35—0.39	0,21—0,25
Киев	dQu	2,68—2,73	1,51—1,88	0,60—0,87	0,06—0,17	0,26—0,29	0,19—0,21
Москва	dQn i	2,68—2,74	1,98—2,08	0,58—0,76	0,20—0.25	0,33—0.39	0,15—0.20
Ярославль	aQiv	2,70-2,75	1,89-2,04	0,62—0,70	0,18—0,25	0,25-0,31	0,14—0.20
Ленинград	<4	2.77	2,16	0.46	U,14	0.28	0,18
Новгород	Ds	2,80—2,81	1,92—2,14	0.67-0,78	0,16—0,18	0,31-0,36	0,18—0,20
Киев	Po	2,69	2,10	0,67	0,15	0,23	0,18
Москва	J3	2,79	1,98	0,49	0,17	0,89	0,30
Ярославль	p2	2,74-2,78	1.98-2,14	0,60—0,68	0,18—0,25	0,44—0,50	0,21—0,27
Калинин	Q	2,80	1,96	0,64	0,15	0,56	0,20
Ульяновск	Кг	2,74	1,86	0,67	0,13	0,75	0,30
Свердловск	No	2,69	2,24	0,33	0,10	0,39	0,17
где и е2 — коэффициенты пористости по компрессионной кривой, соответству-
ющие нормальным давлениям Рх и Р2.
По компрессионной кривой можно” вы числить и модуль осадки /,», характери-
зующий относительную деформацию в миллиметрах слоя породы мощностью 1 м
после приложения нагрузки.
Таблица 125
Классификация пород по сжимаемости [22]
Категория по сжимае- мости	Сжимаемость	а, 10-» Па-»	/р. мм/м при Р = — Чу ХЮ* Па
0	Ничтожная	<0,001	<1
I	Слабая	0,001—0,005	1—5
п	Средняя	0,005—0,01	5—20
III	Повышенная	0,01—0,10	20—60
IV	Сильная	>0,10	>60
Таблица 126
Оценка глинистых пород но деформативным свойствам
Дсформативность
Модуль де-
формации Е,
10® Па
Практически несжимаемые
Ма л осжи маемые
Среднесжимаемые
Сжимаемые
Силыюсжнмаемые
^1000
300—1000
150-300
50-150
<50
г
иг,
/5
•у
Общепризнанной классификации сжимаемости по модулю деформации пет.
В табл. 126 приведены предложения по оценке сжимаемости, в основу которых
положена зависимость величины осадки зданий и сооружений от значения модуля
деформация. Это было сделано но следующим соображениям. Породы с модулем
деформации Ео 1000- 10Б Па являются поСПиП П-15-74 практически несжи-
маемым слоем п в этом случае при расчете оснований применяется модель линей-
но-деформируемого слоя конечной толщины. При модулях деформации не менее
300- 10Б Па подавляющее большинство зданий и сооружений будут иметь осадку
в пределах допустимых значений, В интервале (150—300)-10Б Па значение
модуля очень резко сказывается на величине расчетной осадки. При модулях де-
формации менее 50- 10б Па осадка зданий и сооружений, как правило, превышает
допустимую. Прочностные характеристики глинистых пород определяются через
параметры угла внутреннего трения н удельного сцепления.
Для самых ориентировочных прикидок прочности глинистых пород может
служить табл. 127.
Т о р ф . Торф и заторфованные грунты относятся к породам особого состава
и свойства. Классификации торфов приведены в гл. II.
Физико-механические свойства торфов и ззторфоваиных грунтов имеют
специфические особенности. Вместо гранулометрического состава, характеризу-
ющего состав минеральных пород, состав торфа характеризуется ею дисперсно-
стью (табл. 128).
148
Табл и ил 127
Ориентировочные расчетные показатели сопротивляемости сдвигу
глинистых пород |22|
Консистенция	Глины		Суглинки		Супеси	
	Ф, градус	с, 10* Па	ф. градус	с. 10* Па	ф. градус	с. 10» Па
Т вердая	22	1,00	25	0,60	28	0,20
Полутвердая	20	0,60	23	0,40	26	0,15
Т\гопластичная	18	0,40	21	0,25	24	0,10
Мягкопластичная	14	0,20	17	0,15	20	0,05
Текучепластичная	8	0,10	13	0,10	18	0,02
Текучая	6	0,05	10	0,05	14	0,00
Таблица 128
Дисперсность торфов |1|
Тип, подтип, группа торфа	Содержание, %			
	«’ X Я О О о Л	я 2 я о »О CI 1 О о о ««м	260— 1 ыкм	г г V
Низинный, лесной, древесный	13,2	22,3	51,2	13,3
Ннзипиый, лесотопяной	13,8	26,5	46,3	13,4
Низинный, топяной, травяной	11,0	28,8	46,0	14,2
Низинный, топяной, травяно-мохо- вьш	18,8	35,5	35,4	10,3
Верховой, топяной, мохорый	20—39	20—42	20 -54	7—12
Таблиц а 129
Плотность минеральной части торфов рм, г см
(по Ш. М. Шнайдеру, 1962 г.)
Степень разложения /?р.	%	Верховых болот	Низинных болот
10	1.61	1,57
30	1,52	1,51
50	1,44	1.45
70	1,36	1.38
90	1,29	1.31
119
Плотность минеральной части торфа обусловлена его минеральным составом
и степенью разложения растительных остатков (табл. 129).
Плотность торфов низкая, меньше единицы, зависит от влажности и степени
разложения (табл. 130).
Таблица 130
Плотность торфов при различной влажности и степени разложения
(по Ш. М. Шнайдеру, 1962 г.)
Объем-
ная
влаж-
ность,
доли
единицы
Степень разложения. %
5	10	20	30	40	60	60
Плотность, г смл
0,94	0,68	0,90					
	0,73	0,99					
0.90	0,49	0,71	0,90	0,99			
	0,52	0,74	0,95	1,04			
0,85	0,36	0,55	0,75	0,86	0,92	0,96	0,99
	0,37	0,56	0,76	0,87	0,93	0,97	1,00
0,80	0,29	0,45	0,65	0,75	0,82	0,87	0,90
	0,29	0,45	0,64	0,73	0,80	0,85	0,88
0,70	0,20	0,34	0,50	0,60	0,67	0,72	0,76
	0,19	0,32	0,48	0,57	0,63	0,68	0,72
0,60	0,16	0,27	0,41	0,51	0,57	0,62	0,66
	0,15	0,25	0,38	0,47	0,53	0,57	0,61
0,50	0,13	0,22	0,35	0,43	0,50	0,54	0,58
	0,12	0,20	0,32	0,39	0,45	0,49	0,52
0,30	0,09	0,16	0,27	0,34	0,39	0,43	0,47
	0,08	0,14	0,24	0,30	0,34	0,38	0,41
0,00	0,07	0,12	0.20	0,26	0,30	0,34	0,36
	0,06	0,10	0,17	0,22	0,25	0,29	0,30
Примечание. Числитель — для верховых болот, знаменатель — для низинных.
В табл. 131 приведены сведения по водопроницаемости торфов. Водопрони-
цаемость торфов имеет большую анизотропность и изменчивость и существенно
зависит от нагрузки уплотнения.
Сжимаемость торфа. Сжимаемость торфа определяется испытаниями в ком-
прессионных приборах и пробными нагрузками штампов.
По компрессионным испытаниям принимается, что между давлением и со-
ответствующим ему коэффициентом пористости существует логарифмическая
зависимость
е = В — Я In (Р+ Рс),
где А — безразмерный коэффициент, характеризующий сжимаемость (характер
кривой) и независящий от нагрузки; В — коэффициент пористости при давлении
1,0-10? Па; Рс — давление на торф в условиях естественного залегания (быто-
вая нагрузка), 10? Па; Р — нагрузка, при которой вычисляется коэффициент
пористости е, 10? Па.
150
Г абл н ца 131
Коэффициенты фильтрации торфа при различных на1рузках
(ориентировочные значения по Г. М. Шахунянцу, 1953 г.)
Вид торфа	пень ложения . %		сьность, %	Коэффициент фильтрации, см/с”19* при давлении, 10* Па						
									
	J "> 62.*	г со	0	0,05	0,1	0,25	0,5	1.0	2.0
Древесно- осоковый с ненарушен- ной струк- турой	60	7.4	2800	235	207	136	47	5	0,3
То же, с на- рушенной структурой	60	7,4	 *	2,5		0,15	0,06	0,02	0,00008
Сфагново- пушицевый с ненару- шенной с груктурон	40	2,3	9		0,22	0,007	0,001	0,00009	
То же, с нарушен- ной струк- турой	40	2,3	0,27		0,031	0,003	0,001	0,0009	
Пушицевый с ненару- шенной структурой	40	2.3	540	78	13	0.4	0,006	0t0050	0,0048
Известны уравнения компрессионной зависимости торфов в виде
^ = ^niax(l—
где X — относительная деформация при давлении Р; /-max и ЛГр — параметры
кривой, зависящие от свойств торфа.
При отсутствии компрессионных испытании на ранних стадиях изыскании
для оценки сжимаемости торфов можно пользоваться параметрами Л, В,
и Мр по табл. 132. Более точные оценки могут быть получены, если параметр В,
т. е. кдэффнвщент пористости при давлении 1.0-10* Па, получен экспериментально.
Таблица 133
Коэффициенты поперечной деформации р и бокового
давления £ торфов (по Г. М. Шахунянцу, 1953 г.)
Вид торфа	Степень разложе- ния Яр. %	и	£
Древесно-осоковы!.	35	0,32	0,47
Сфагновый низинный	25	0,27	0,37
Пушицево- сфагновый	25	0,34	0,51
Меди ум-торф	10—15	0,36	0,57
151
Таблица 132
ел
ьо
Данные о компрессионных свойствах торфа (по материалам различных источников)
В ид торфа	Я. %	е	рм. Г/СМ3	Параметры уравнений					
				~~ ^тах	е		е z= В - Л In (Р 4- Рс)			
				^гпах	Л1	А	в		Рс
Лесной: верховой низинный	55	11.1		0,56	1.37	2,0 2,96	6,5		0,1
	65	12,0	—	0,63	1,57		5,23		0,1
нерасчлененный	<30	15,3—16,4	1,56	0,71—0,74	1.56 -1,71	3.0—7,4 1,1—1,6	2,4—5,5		0,1
	50-80	6,1—11.3	1,57—1,64	0,33—0,61	1,3—1.8		3,8—5,4		0,1-0.2
>	>80	10,5—14,1	1,46	0,55—0,62	1,14—1.46	—		—	—
Лесотопянон	20—30	5,8—15,6	0,8—1,4	0,32—0,78	1.53—2.20	—-		—	—
	50—80	5,7-12	1,51—1,66	0.32—0,68	1,31—1,61	0,81—1,3	3.1	k * » *’	0,1—0.2
Топяной: пушицево-сфагно-	<20	9,4-20,6	1,54—1,55	0,81—0,94	1.6—1,9	—		—	—
вый то же	20—30	9,2-22,8	1,40—1,61	0,53—0,94	1,2—1,9	2,6—5,2	5.	1—5,6	0,1—0.3
>	30—50	10,8—20,9	1,45—1,58	0,6-0,8	1,4—2.0	2.1—5,5	2,3—8.3		0,1
»	50—80	9,6—16,6	1,52—1,55	0,5—0.7	1.4—1.6	2,5		4,5	0.1
осоковый	20—30	7.9—19,0	1,41—1,47	0,6—0,8	1,5—1,9	2,4-2,8	6,9—9,4		0.1
»	50—80	12.9—13,5	1,40—1,60	0,57	1,9—2.0	1,3		7.2	0,001
травяной (нерасчле-	<20	13,5—34,0	1,49	0,75—0,95	1.4—1,7	2,1		6.4	0.03
пенный) то же	30—50	9,9-19,7	1,41—1,57	0,63—0,68	1,4-1,5	2.1		4.7	0,08
Медиум-торф	30	7,2—7,4	 '	0,57—0,63	1,6—2,0	1,8—1,9	3.1	—4,5	0.1—0.15
Ботанический со-	<20	6—15,3	1.53—1,69	0,6—0,8	1,4—1,7	——		—	
став не определялся То же	20—30 30—50	15,0—15,4 10,0—29,0	1,54 1,50—1,57	0,6—0,8 0,6—0.9	1.4—1,5 1,3—1,6	 « 		—	——
Таблица 134
Общая инженерно-геологическая классификация органических и органоминеральных слабых грунтов
(по ВР 07-73 Гипротюменьнефтегаза)_____________________________________________________________
Тип грунта		’ Группа грунта	Вид грунта	Содержа- ние орга- ники о	Полная влагоем- кое ть	Коэффи- циент порис- тости е	Плот- ность скелета Рек- г/см’	Фракции >250 мм	Началь- ный мо- дуль де- । форма- ци и, 10» Па	Сцепле- ние, 10» Па
генетический	строи- тельный									
			Слаборазложив- шийся	0,96— 0,98	14—30	22—40	0,04— 0,07	50—70	0,2-0,5	0,OS- О.12
		Торфы	Среднеразло- жившнйся	0,88— 0,95	9—14	13—22	0,07— 0,10	35-50	0,3—0,9	0.10— 0,15
Органиче-	Очень		Сильноразло- жившийся	0,61 — 0,87	5—9	9—13	0.10— 0,14	15—35	0,5—1.3	0,10 — 0.18
ский	слабый	Сапропеля (озерные илы)	Слаборазложив- шинся	0.81 — 0,90	14—30	20—40	0,04— 0,07	1—2	0,2—0,3	0,02— 0,03
			Среднеразло- жившийся	0,71 — 0,80	9—14	13—22	0,07— 0,12	1—2	0.3—0,6	0,03— 0.04
			Сильноразложнв- шийся	0,61— 0,70	5—9	9—13	0,12— 0,18	1—2	0.6—1,5	0,04— 0,07
Органоми- неральный	Слабый	Заторфо- ванные (заилен- ные)	Сильнозаторфо- ванный Среднезаторфо- ванный Слабозаторфо- ванный	0,41 — 0.60 0,26— 0.40 0, IQ- О.25	3,5—5,0 2,5—3,5 1,5-2,5	5,5—9,0 4,3—5,5 3,0-4,3	0,15— 0,25 0,30— 0,50 0,50— 1,00	12—18 6—10 2—5	1,0-1,5 1,5-2,0 2—3	0,10- 0,20 0,10- 0,25 о,io- о.30
Примечание. Характеристики физико-механических свойств даны для условий естественного)залегания грунтов.
С1
со
i
СЛ
Таблица 135
Классификация болотных грунтов по ВНМД-02-72, Госстрой РСФСР
Разновидность грунта	Природ- ная влаж- ность U7	Степень разложе- ния /?р, %	Плотность скелета Рск, г/см®	Коэффи- циент порис- тости е	МОДУЛЬ Д1 Р = О,6Х X 10® Па	^формации р= l.OX X 10® Па	Ев. 10» Па р= 1,5Х X 10» Па	Сопро- тивление сдвигу т, 10* Па (по крыль- чатке)	Визуальные признаки
					Т орфяные				
Осушенный минерализи- рованный и погребенный	•ез.о	—	0,20	5	2,4	2.6	2,7	0.5—3,0	Плотный, различных цве- тов
Маловлажный (лесной)	3.0-6,0	50	0,20— 0,15	ОО 1	2,4-1,8	2.6—2,1	2,7-2,5	0.3—0,2	Плотный, буровой нако- нечник погружается в болото усилием двух человек. Цвет черный или коричневый; пач- кает руку и при сжатии пол- ностью продавливается сквозь пальцы. Вода совсем не отжимает- ся. Остатки трав и мхов либо отсутствуют, либо встре- чаются в небольшом коли- честве
Средней влажности (лесотопяной)	6,0—9.0	50—30	0,15— 0,10	8—14	1,8—1,3	2,1-1.7	2,5—2,0	0,2—0,15	Средняя плотность, буро- вой наконечник погружает- ся усилием одного человека. Цвет темный или серо-ко- ричневый; пачкает руку, при сжатии частично продавли- вается сквозь пальцы. Вода отжимается в небольшом ко- личестве и имеет коричневый цвет. Наряду с остатками
Очень влаж-	9,0—13,0	30—10	о, io-	14—20	1,3-0,9	1,7—1.4	2,0—1.8	0,15—	древесины встречается зна- чительное количество остат- ков трав и мхов Малая плотность, буровой
ный (топяной) 1			о.06					0,10	наконечник	погружается под действием собственного веса и веса одной вытянутой руки. Моховые торфы — светлые, травяные — более темные, не пачкают руки и не продавливаются сквозь пальцы. Вода свободно в большом количестве отжи- мается из образца торфа и имеет желтый цвет. Древес- ные остатки либо совсем от- сутствуют, либо попадаются изредка
Избыточно- влажный	13,0		0,06	20	0.9 Сапропеле	1.4 ’вые	1.8	0.1	Рыхлый, цвет от светло- коричневого до черного, иногда желтый. Отчетливо видны стебельки мхов. Прозрачная светло-желтая вода отжимается как из губ- ки; отжатый торф пружинит
Маловлажный (плотный) Влажный	2,0 2,0—10,0	——	1 1	1 1	1 1	5,0 5,0—1,2		0,2 0,2—0,05	Цвет от черного до зелено- ватого. Пластичная жирная масса незначительной плотности, имеются включения нераз- ложившихся остатков расте- ний. Влажность высокая, воз- можны примеси частиц ми- нерального грунта
Таблица 136
Классификация илов и иловатых грунтов
(по М. И. Хазанову и Л. Я. Рубинштейну, 1975 г.)
Наименование грунтов
Относитель- ное содержа- ние органиче- ского ве- щества д, доли един ицы	Коэффи- циент порис- тости е	Число плас- тичности /р	Показа- тель кон- систенции
Иловатые гр ун ты
Заиленные пески
Иловатые супеси
Иловатые суглинки
Иловатые глины
0,03—0,10
0,05—0,10
0,05—0,10
0,05—0,10
<0,01
0,01—0,07
0,07—0,17
1 >0,17
<1.0
<1.0
<1.0
<1.0
Минеральные илы
Илы песчанистые
Илы супесчаные
Илы суглинистые
Илы глинистые
0,03—0,10
0,05—0,10
0,05—0,10
0,05—0,10
Органические илы (сапропели)
Сапропеля минерализован-
ные
Сапропели органоминсраль-
н ые
Сапропели минеральноорга-
нические
Сапропели органические
0,10—0,30
0,30—0,50
0,50—0,70
0,70-0,90
<0,01 0,01 -0,07 0,07—0,17 >0,17	>1,0 >1.0 >1.0 >1,0
0,17	>1.0
>0,17	>1.0
>0.17	>1.0
>0,17	>1,0
Примечал и е. Число пластичности минеральных илов и иловатых грунтов
определяется после удаления органического вещества.
Таблица 137
Строительная классификация морских илов
(по Г. В. Сорокиной, 1965 г.)
Показатели свойств	Вид ила		
	супесчаный	суглинис- тый	глинистый
Показатель пластичности 7Р	0,05±0,01	0,12±0,03	0,31±0,И
Влажность на границе текучести	0,28±0,06	0,38±0,10	0,70±0,19
Влажность на границе раскатыва-	0,23±0,06	0,26±0,09	0,37±0,12
НИЯ tt'p			
Природная влажность 1Гр	0,38±0,06	0,44±0,13	0,88±0.29
Плотность минеральной части рм,	2,69±0,04	2,69±0,05	2,67±0,10
г/см3			
Плотность р, г/см3	1,82±0,06	1,77±0,12	1,50±0,10
Коэффициент пористости е	1,038±0,168	1,206±0,325	2,390±0,740
Примечание. Илы в природном залегании характеризуются скрытотекучей
консистенцией, наличием структурной связности и способностью к тиксотропным превра-
щениям Содержат гумус —1 — 10 %. По минеральному составу — монтмориллонитовые,
гидрослюдистые или каолнннтовые.
156
Таблица 138
Механические и водные свойства илов
(по Г. В. Сорокиной, 1965 г.)
Показатели свойств	Вид ила								
	супесчаный							суглинистый	
Показатель консистенции Коэффициент пористости е Модуль деформации £, 10й Па Сопротивление сдвигу т, 10s Па Коэффициент консолидации Со, см2/'год Коэффициент фильтрации Кф, см/с	1,0 0,800—1,100 57—51 0,35 (2—9)-10’ (0,2—П-Ю’4		2,0 0,850—1,200 36—33 0,21—0,17 (2—9)-10’ (0,2—1)-10"4			3.0 0,900-1.300 31—29 <0,17 (2 -9)*107 (0,2—!)• 10~4		1.0 0.900—1,200 32—19 0,27—0,20 (0,9—5)-10’ (1—3). 10-е	
Показатели свойств	Вид ила								
	суглинистый			ГЛИН истый					
Показатель консистенции /д Коэффициент пористости е Модуль деформации £, 105 Па Сопротивление сдвигу т, 10й Па Коэффициент консолидации Со, сма/год Колрфиинент фильтрации К*, см/с СН	2,0 1,200—1,600 16—12 0,175—0,130 1 -107 3—14.10-G	>2,0 >1,600 <12 <0,130 14-10-’		1 1,200—1,600 23—16 0,200 (4—8). 10* (0.6—1,2)-10'7	.0 1,600—2.000 13 —8 0,210—0,160 (4—8)-10‘ (1,2-1.4)-10-7		2,0 2,000—3.000 6-1 0,020—0,100 (3.5—90) • 105 (3,6—7,8) -10’7		>3,000 <0.020 (3.5—90)-103 8-Ю’7
Фнзико-механ ические
Вид илов	Район	рм, Г/СМ"	р, г/см*	е
Супесчаный	Западная Сибирь	2,62—2,68	1,72-1.88	0,94—1,26
Суглинистый	» »	2,63—2,71	1.53—1,89	0,85—1,84
Суглинистый, речной	Азово-Черномор- ский бассейн	2,64—2,71	1.65—1,74	1,2-1.4
То же, лиманно- морской	То же	2,64—2,70	1,68-1,80	1,1-1.2
То же, прибреж-	»	2,69-2,72	1,66-1,85	1,0-1,4
но-морской				
Суглинистый,	Сиваш	2,64	1,68—1,75	1,2-1,3
лиманный				
Суглинистый	Керчь	2,69-2,70	1,86	0,92—0,97
Суглинистый, лиманный	Днепрово-Бугский лиман	2,53—2,64	1,73—1,86	1,10-5.3
Суглинистый	Бухта Врангеля	2,66	1,59	1,80
Суглинистый	/Мурманск	2,74—2,77	1.88	0,99—1,20
Глинистый	Западная Сибирь	2,64-2,73	1,38—1,69	1.45—3,48
Минеральный	?	—	—	1,2—3,0
Лиманный	Одесса	—	1,20—1,77	1,24—2,93
Лиманный	Дельта Дуная		1,32	 1 
Глинистый	Двинская Губа	 	1,87-1,93	1,22—1,23
Глинистый	Балтийское море		1,50	3,0
Речной	Азово-Черномор- ский бассейн	2,63—2,69	1,48-1,66	1,5-2,1
Лиманно-мор-	То же	2,46—2,65	1,22-1,45	2,5—5,4
с кой				
Прибрежно-мор-	»	2,64—2,71	1,57—1,72	1,3-1,9
с кой				
Речной	Архангельск	2,68	1,55	—-
»	Кашира	2,60	1,63—1,66	3,0
Дельтовый	Сахалин	——	1,46-1,98	0,7—2,7
Болотный	Горький	2,33—2,47	1,41 — 1,65	1,47—2,97
Морской	Ильичевск	2,72—2,75	—	1,4-2,2
Глинистый	?	2,75—2,82	1,61—1,71	1,5—1,9
Глинистый	Днепрово-Бугский лиман	2,65-2,68	1,4-1,6	1.79—3,57
Глинистый с ра- кушкой	Керчь	2,56—2,70	1,35—1,68	1,62—2,944
Морской, под-	Черное море	2,73—2,77	1,42—1,56	0,79—1,90
водный				
Морской	Выборг	2,76—2,81	1,46—1,58	0,8—1,9
15а
Таблица 139
J( iob и иловатых пород
п		“ZP	Ч . Градус	с, 10* Па	•£0, 10» Па	Источник
0,34—0,46	0,23-0,32	0,18—0,25	т = 0,10-0,25		25—40	[71
0,32-0,67	0,28—0,43	0,19-0,26	т = 0,05-0,25		10-30	
0,44	0,37—	0,23—	9-3	0,03—	15-19	А. Б. Шпиков.
	0,43	0,28		0,09		1965 г.
0,40—	0,36—	0,22—	15	0,05	15	Тот же
0,45	0,42	0,31				
0,34—	0,33-	0,19—	10—16	0,03-	19	
0,48	0,38	0,25		0,12		
0,36—	0,32-	0,18—	8—10	0,20—	10—20	М. Ю. Абелев,
0,47	0,37	0,20		0,28		1965 г.
0,33—	0,30	0,18—	——	—	—	Э. К . Алексеева,
0,36		0,17				1975 г.
0.33-	0,38-	0,22	6-11	0,12—	—•	Е. В. Березанце-
0,41	0,41			0,21		ва, 1975 г.
0,67	0,46	0,30	—	—-		|7]
0,35	0,31	0,23	6—13	0,01—0,09	30—40	Г. Л. Кофф, 1976 г.
0,54—	0,43-	0,24-	1 = 0,02—0.20		3-15	[7|
1,52	0,67	0,37				
0,8-1,5	0,10—1,0	 	15-28	0,04—	8—30	А. Я. Рубинштейн,
				0,30		1971 г.
0,44—	0,44—	0,23-	4—14	0,02-	——	171
1.Ю	0,67	0,35		0,22		1 j
0.67—	0,39—	0,24—	—	- 		[71
0,95	0.69	0,54				1 j
0,51 — 0.71		—	—	—		PJ
0,95	U,82	0,62			1		[71
0,55—	0,52—	0,31 —	7—9	0,03-	6—14	А. Б, Шпиков,
0,75	0,67	0,39		0,12		1965 г.
0,90—	0,64—	0,35-	3—12	0,05—	4-9	Тот же
2,10	1,24	0,77		0.14		
0.17—	0,47—	0,23—	10	0,06—	8-15	>
0,70	0,61	0,31		0.12		
0,72	0,76	0,39	16	0		М. IO. Абелев,
						1965 г.
0,52—	0,50	0,29		—		Тот же
0.55						
0,47—	0,39-	0,18—	т = 0,13-0,30		2—28	Е. Ф. Мосьяков,
1,01	0,48	0,23				1965 г.
0,69—	0,73-	0,20—	—	—	——	Н. П. Кол пашни-
1,33	I .33	0,69				ков, 1965 г.
U, 4 6—	0.43-	0.23-	8—11	0.09-	8—20	А. С. Марченко,
0,78	0,90	0,49		0J5		1970 г.
0.48—	0,35—	0,14 -	т = 0,08—0.1		5	g	Г71
0,56	0,41	0,23				1 J
0,68—	0,68—	0,36-	4—8	0,01 —	5	И. В. Коротких,
! 3	0,93	0,46		0,006		1975 г.
0,60—	0,52—	0,24—	—	1	-	Э. К. Алексеева,
а '-08	0,61	0,29				1975 г.
°.7—1,24	0,66—	0,31-	—	—	—	Г. В. Сорокина,
	0,85	0,38				I960 г.
0.74—	0,65—	0,32—	11	0,008	—	М. А. Солодухин
	0,9з	0,84	0,42				1975 г.
159
Таблица 140
Физико-механические свойства сапропелем
(по А. Я. Рубинштейну, 1971 г.)
Разновид- ности сапро- пслей	Район	Q	Рм’ г/см3	Рек* г/см3	IF		W'p	7Р	е	ф. гра- дус	с. 10s Па	Я. 10» Па
Органиче- ские	Русская плат- форма	0,7—0.9	1.7—1,4	0,04- 0,07	16-30	5,5—7.0	2.1—3.2	3.2-4,2	23—30	15—20	0.002— 0,003	0.1—0,3
Органо- генные	То же	0,5—0.7	2,0-1,7	0.07— 0.10	8,5—16,0	4,0—5.5	1.5-2,1	2,3—3.2	16—23	20—25	0,003— 0.004	0,3—0,8
Органо- минераль- ные	»	0,3—0.5	2,3—2,0	0. Io- О.25	‘л I	2,8—-i.O	1.2-1.5	1,5-2,3	9—16	25-28	0,004 — 0,015	0,8—2
Минерали- зованные	»	0,1-0,3	2.6—2,3	0,25— 0,60	1.5-3.5	2,0-2,8 •	1.0-1,2	1.0—1.5	3—9	28—30	0.015— 0,08	2-8
Таблица 141
Физико-механические свойства глеевых грунтов Колхидской низменности
(по Э. А. Джавахишвили и др.. 1965 г.)
Грунты	Рм* Г/СМ3	Р. г/см3	е	IF	*2,		А'ф, см/с	Ф, градус	с, 10» Па	а, 10-» Па-«
Глины	2,71 —	1,55—	1,45—	0,48—	0.63—	0,28-	10-7	7-8	0,10	0,18—
	2,75	1,67	2.01	0,68	0,69	0,30				0.22
Суглинки тяже-	2,72—	1,65—	1.32—	0,45—	0.47—	0,20—	10-’	11—12	0,08	0.13—
лые	2,73	1,70	1.41	0.46	0,49	0,22				0,14
Суглинки сред-	2,69—	1,75—	1.11-	0,44—	0,42—	0.20—	(0,2—4)-10* *	14—16	0.04-	0,09—
пне	2,70	1,80	1,20	0,48	0,49	0,28			0,05	0.10
Таблица 142
6 Солодухин М. А. и др.
Физико-механические свойства искусственных грунтов
Отложения	Район	р. г/см*	е	Ф. градус	с, 10* Па	£<,. 10* Па	Источник
Золошлаки сухие То же, увлажненные То же, уплотненные Колошниковая пыль не- уплотненная То же, уплотненная Насыпь нз суглинков све- жеотсыпанная (до 2 мес.) То же, естественно уп- лотнившаяся (8—9 мес.) То же, специально уп- лотненная Отсыпанные покровные суглинки’ Слежавшиеся фосфогипсы Перелопаченные фосфо- гипсы Пиритовые огарки Отсыпанные алевриты	Донбасс » » » > Индия (Бокаро) » » Белгород Воскре- сенск То же » >	0,80 1,10 1,47—1,99 1,61 — 1,99 1,75—2,04	0,35—0,84 0,35—0,67 0,32—0,54	34 27 30—32 12 26 26 28 21 25 18	0,13 0,17 0,08—0,16 0,0—0,05 0,25 0,63 0,19 0,08 0,15 0,20	47—82 35—67 30—35 180—200 10 ИЗ 220	143 43 43 43. [43] [43] [43] [43] 17] [7] [7] |7| 17]
Фосфогипсы намытые Намытые пески:	Тихвин	1,10—1,63	2,42—4,17	19—22	0,09—0,12	40—50	At А. Солоду- хин, 1975 г.
средней крупности	Гомель	1,85—1,91	0,48—0,56	36—37	0,0—0,01	600—750	А. С. Карамы- шев, 1974 г.
мелкие пылеватые	>	1,69—1,78 2,02	0,56—0,65 0,60	32—36 32	0 0,08	220—390 100	Тот же »
В табл. 133 приведены сведения о коэффициенте поперечной деформации
торфов.
Прочность торфа При испытаниях на сдвиг необходимо учитывать зависи-
мость сопротивления сдвигу от влажности-плотности и сопротивление разрыву
волокон торфа.
Некоторые классификации торфов по физико-механическим свойствам,
которые могут быть рекомендованы на ранних стадиях изысканий, приведены
в табл. 13-1 и 135.
II л ы. Обычно выделяют минеральные илы, органические илы (сапропели)
и иловатые породы (табл. 136). В табл. 137 представлена строительная классифика-
ция илов, предложенная Г. В. Сорокиной (НИНО СП).
Прочность и деформативность илов зависят от их пористости и, следователь-
но, влажности, поэтому анализ физико-механических свойств плов и заиленных
пород (как и любых других слабых глинистых пород) следует проводить с учетом
их влажности-плотности. Большое значение имеет структурная прочность илов.
В табл. 138 приведены сведения по механическим и водным свойствам илов.
Физико-механические свойства некоторых разновидностей илов сведены
в табл. 139.
Сапропели. Физико-механические свойства сапропелей являются
промежуточными между торфами и илами. Выделяют сапропелиты (при содер.
Жанин органических веществ 30—60 %) и собственно сапропели (содержание ор-
ганических веществ более 60 %). Очень часто сапропели перемежаются с тор-
фами и илами. Показатели физико-механических свойств сапропелей представ-
лены в табл. 140.
Почвы. Физико-механические свойства почв изучены недостаточно, так
как почвы практически не используются как естественные основания. В табл. 141
приведены сведения по глеевым грунтам.
Искусственные грунты. Физико-механические свойства искус-
ственных грунтов крайне разнообразны, изменчивы и зависят от многочисленных
факторов. Изучение состава и свойств искусственных грунтов проводится как
лабораторными, так и полевыми методами. В табл. 142 представлены некоторые
опубликованные сведения по искусственным грунтам. При изучении физико-меха-
нических свойств искусственных грунтов следует подбирать соответствующую
им модель естественных пород.
Глава VI
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Инженерно-геологические исследования проводятся с целью обоснования
проектов строительства различных инженерных сооружений. Обычно такие ис-
следования называются инженерными изысканиями.
Инженерные изыскания имеют различные состав, стадии и этапы в зависимо-
сти от целен, связанных с видами и стадиями проектирования.
Состав инженер но-геологических изысканий—
это комплекс работ, характеризующийся набором специальных методов, зави-
сящих от инженерно-геологических условий и целей проектирования объектов
строительства. К составу инженерно-геологических работ относятся: сбор, ана-
лиз и обобщение данных о природных условиях района (участка) строительства,
инженерно-геологические рекогносцировка, съемка и разведка. Схема состава
инженерно-геологических работ приведена в табл. 143.
Стадия изысканий — это законченная часть определенного состава
инженерно-геологических изыскании, отличающаяся степенью детальности и
порядком проведения работ и зависящая от стадии проектных работ, от которой
она заимствует свое наименование.
Этапом н н ж е н е р и о -г е о л о г и ч е с к и х изысканий на-
зывается законченная часть работ на определенной стадии изысканий. В этап
работ могут быть включены полевые работы как с выдачей, так и без выдачи
предварительных отчетных материалов, камеральные работы и т. д. Под этапом
можно понимать и полное окончание работ по отдельным сооружениям, выпол-
нение геофизических работ и т. д. Иногда под этапом подразумевается часть изы-
скательских работ, позволяющая решить отдельные задачи проектирования
на той или иной стадии разработки проекта.
Основные виды изыскан» й. Вид изысканий непосредственно
связан с целью проектной задачи и имеет одноименное наименование с видом про-
ектирования. Методика инженерно-геологических работ существенно зависит
от особенностей проектирования и строительства различных объектов народного
хозяйства. Основные виды инженерно-геологических изысканий и присущие им
особенности приведены в табл. 144.
СБОР, АНАЛИЗ И ОБОБЩЕНИЕ ДАННЫХ О ПРИРОДНЫХ
УСЛОВИЯХ РАЙОНА (УЧАСТКА) СТРОИТЕЛЬСТВА
Сбор данных проводится путем поиска необходимой информации по
архивным и фондовым материалам и заключается в подборе сведений по геоло-
гии, гидрогеологии, тектонике, гидрологии и по другим характеристикам при-
родных условий района (участка). Необходимо также иметь сведения, влияющие
на организацию работ: проходимость, наличие дорог, возможность обеспечения
горюче-смазочными материалами и т. д Особое внимание уделяется сбору материа-
лов изысканий прошлых лет, проведенных различными организациями. Эти све-
дения можно получить в территориальных геологических и изыскательских орга-
низациях, органах архитектурно-планировочных управлений и в других органи-
зациях. При сборе материалов необходимо точно указывать источник информа-
ции: полное наименование организации, точное название работы, дату проведения
работ, архивный номер и т. д. Выписки из текста, таблицы, схемы и рисунки сле-
дует делать с учетом возможностей их дальнейшего использования при составле-
нии программы и отчета.
6*	163
Таблица 143
О)
Схема состава инженерно-геологических работ для проектирования строительства
Состав инже- нерно-геологи- ческих изыска- ний	Основные методы получен «я информация	Основные спо- собы отображе- ния информации	Виды и стадии проектирования		
			промышленное, гидротех- ническое, линейное	гражданское	сельскохозяй- ственное
Сбор, изуче- ние и обобще- ние материа- лов прошлых лет	Архивный поиск, об- работка н оценка соб- ранных материалов	Схемы, вы- писки, перфо- карты, табли- цы и т. д.	На всех стадиях	На всех стадиях	На всех ста- диях
Инженерно-	Маршрутные и целе-	Схемы, за-	На первых стадиях	Выбор площадок мае-	Проводится
геологическая	вые обследования (ли-	рисовки, фо-	проектирования нового	совой застройки, ста-	в исключи-
рскогносциров-	нейные и площадные),	тог рафии, а к-	строительства (напри-	дия проекта планиров-	тельных слу-
ка	опрос местных жителей и должностных лиц	ты и т. д.	мер, на стадии выбора площадки)	ки в сложных условиях	чаях
Инженерно-	Визуальные наблюде-	Карты, схе-	Проекты планировки	Проекты застройки	Проекты
геологическая	ння, измерения  опи-	мы, планы,	и застройки районов,	микрорайонов, кварта-	планировки и
съемка	сания	разрезы, от- четы	схема генерального пла- на промышленного уз- ла. Технический про- ект в сложных услови- ях	лов и комплексов общественных зданий и сооружений	застройки
Инженерно-	Проходка гор fro-бу-	Отчеты с	Проекты привязки,	Проекты строитель-	Проекты от-
геологическая	ровых выработок. По-	приложением	при	двухстад и ином	ства жилых и общест-	дельных зда-
разведка	левые и лабораторные методы исследований, стационарные наблюде- ния. Осмотр и документа- ция строительных работ	карт, разре- зов, таблиц и т. д.	проектировании — тех- нический проект и ра- бочие чертежи, при од- ностадийном проекти- ровании — техно-рабо- чий проект. Проекты производства работ. Уточнение и изменение проектов. Проекты ре- конструкции зданий и сооружений	венных зданий и соо- ружений (проекты при- вязки) — техно-рабо- чий проект. Проекты технически сложных жилых и общественных зданий — технический проект и рабочие черте- жи	ний и соору- жений в слож- ных инженер- но-геологиче- ских условиях либо при от- сутствии ра- бот предыду- щей стадии
Т а б л и ц a U V
Виды инженерно-геологических изысканий
Виды изысканий, проекти-
рования и строительства
Основные особенности инженерно- геологических
изысканий
Действующие нормативные документы
Планировка и застройка
городов, поселков и сель-
ских населенных пунктов
Преобладают методы инженерно-геологиче-
ской съемки,, проводится районирование терри-
тории, особое внимание уделяется изучению фи-
зико-геологических процессов, осуществляются
стационарные гидрологические и гидрогеоло-
гические наблюдения
СНиП П-60-75 «Планировка и застройка горо-
дов, поселков и сельских населенных пунктов»,
СНиП II-A.6-72 «Строительная климатология и
геофизика», СН-345-66 , «Инструкция по состав-
лению проектов планировки и застройки горо-
дов», СН 446-72 «Инструкция по составлению
схем и проектов районной планировки»
Промышленное и граж-
данское строительство
Преобладают методы инженерно-геологиче-
ской разведки, особое внимание уделяется изу-
чению состава и физико-механических свойств
грунтов
СНиП П-9-78 «Инженерные изыскания для
строительства. Основные положения»,
СНиП-А. 12-69 * «Строительство в сейсмических
районах. Нормы .проектирования»,
СНиП II-AJ0-71 «Строительные конструкции и
основания.4 Основные положения проектирова-
ния», СНиП П-15-74 «Основания здании и соору-
жений», СНиП 11-17-77 «Свайные фундаменты.
Нормы проектирования», СНиП 11-18-76 «Осно-
вания и фундаменты на вечномерзлых грунтах»,
СНиП 11-19-79 «Фундаменты машин с динамиче-
скими нагрузками. Нормы проектирования».
СНиП 11-28-73 «Защита строительных конструк-
ций от коррозии», СН 225-79 «Инструкция по
инженерным изысканиям для промышленного
строительства», СН 475-75 «Инструкция по проек-
тированию оснований и фундаментов зданий и
сооружений, возводимых на заторфов энных тер-
риториях»
о
о
Продолжение табл. 144
Виды изысканий, проекти-
рования и строительства
Основные особенности инженерно-геологических
изысканий
Действующие нормативные документы
Сельскохозяйственное
строительство
Применяются скоростные методы оценки ус-
ловий строительства
СНиП П-97-76 «Генеральные планы сельско-
хозяйственных предприятий», СНиП 11-99-77
«Животноводческие, птицеводческие и зверо-
водческие здания и сооружения»
Линейное строительство
(железные и автомобильные
дороги, трассы трубопрово-
дов, линий электропередач,
связи и т. д.)
Характерна небольшая глубина исследова-
ний. Протяженность трасс обусловливает боль-
шое разнообразие пород и изменчивость инже-
нерно-геологических условий. Проводится
оценка грунтов обратной засыпки; изучаются
возможности использования грунтов для воз-
ведения земляного полотна; исследуются их
коррозионные свойства
СНиП 11-31-74 «Водоснабжение. Наружные
сети и сооружения», СНиП П-32-74 «Канализа-
ция. Наружные сети и сооружения»,
СНиП П-39-76 «Железные дороги колеи 1520 мм».
СНиП П-45-75 «Магистральные трубопроводы»,
СНиП 111-40-78 «Автомобильные дороги. Нормы
проектирования», СНиП П-И.9-62 «Линии элек-
тропередач напряжением выше 1 кВ. Нормы
проектирования», СН 65-76 «Инструкция по за-
щите железобетонных конструкций от корро-
зии, вызываемой блуждающими токами»,
СН 449-72 «Указания по проектированию земля-
ного полотна железных и автомобильных дорог»,
СН 234-62 «Инструкция по инженерным изыска-
ниям для линейного строительства»
Мостовые переходы,’ путе-
проводы
Характерна большая глубина выработок, в
том числе и на акватории. Работы производятся
в стесненных условиях. Проводятся натурные
испытания грунтов сваями
СНиП П-Д.7-62 «Мосты и трубы. Нормы про-
ектирования»
Гидротехническое строи- тельство	Широко применяются горно-буровые и гео- физические работы на акватории. Исследуются и прогнозируются изменения физико-механи- ческих свойств пород с учетом изменения режима влажности; осуществляются поиски специаль- ных типов грунтовых условий; проводятся раз- ведка месторождений и исследования грунтов для насыпных сооружений	СНиП 11-16-76 «Основания гидротехнических сооружений!, СНиП 11-50-74 «Гидротехнические сооружения. Основные положения проектиро- вания», СНиП 11-51-74 «Гидротехнические соору- жения морские. Основные положения проекти- рования», СНиП 11-53-73 «Плотины из грунтовых материалов»
Подземное строительство (метрополитены. тоннели, подземные коллекторы н др.) •	Проходятся горно-буровые выработки боль- шого диаметра и на большую глубину; прово- дятся оценка и классификация пород	СНиП П-Д.3-68 «Метрополитены. Нормы про- ектирования», СНиП 11-44-78 «Тоннели железно- дорожные и автодорожные. Нормы проектирова- ния», СН 486-76 «Инструкция по инженерным изысканиям в горных выработках, предназна- чаемых для размещения объектов народного хозяйства»
Строительство горнодо- бывающих предприятий	Исследуются устойчивости бортов карьеров, подземных выработок и возможности строитель- ства сооружений на подрабатываемых террито- риях; осуществляется классификация пород, принятая в горном деле	СНиП 11-8-78 «Здания и сооружения на под- рабатываемых территориях»
Мелиоративное строитель- ство	Проводятся изучение и прогноз изменения свойств грунтов на больших площадках, оценка противоэррозионной защиты	СНиП 11-52-74 «Сооружения мелиоративных систем»
Аэродромное строитель- ство	Повышенное внимание уделяется водно-фи- зическим свойствам грунтов	СН 120-70 «Указания по проектированию аэ- родромных покрытии»
Проектирование защиты и охраны окружающей сре- ды	Осуществляется комплексное изучение взаи- мовлияния геологических, гидрогеологических, гидрологических и искусственных факторов	
Анализ материалов. Анализ заключается и оценке надежности и
достоверности исходной информации. Так, недостаточно собрать данные о значе-
ниях показателей физико-мехэпических свойств грунтов без анализа методики
получения этих показателей в достоверного количества определений.
В противном случае сравнение показателей свойств грунтов по старым и
новым данным внесет недоумение. Необходимо обратить внимание на классифи-
кации. которыми пользовались авторы старого отчета, так как их изменение мо-
жет внести различное толкование литологического строения участка работ.
Обобщение материалов. Обобщение состоит в составлении доку-
ментов, суммирующих все собранные и проанализированные литературные и
фондовые источники. В результате создается рабочая гипотеза о природных и
инженерно-геологических условиях участка, позволяющая определить методику
дальнейших работ, решается вопрос о возможности использования материалов
прошлых лег для сокращения объемов работ.
инженерно-геологическая рекогносцировка
Задачи. Инженерно-геологическая рекогносцировка проводится, как
правило, при изысканиях по сложным, крупным объектам и в сложных ин-
женерно-геологических условиях. Рекогносцировка осуществляется путем мар-
шрутного обследования (линейного пли площадного), а также специальных целе-
вых наблюдений. Результаты рекогносцировки заносятся в соответствующие жур-
налы, дневники и фиксируются на топографических планах и схемах. Рекогно-
сцировка может проводиться и как самостоятельная задача на стадии выбора
площадки строительства.
Последовательность рекогносцировки. Рекомендуется следующая последо-
вательность рекогносцировки:
—	ознакомление с участком работ;
—	опрос местных жителей и должностных лиц о затопляемости и подтопля-
емое™ участка, физико-геологических явлениях, проявляющихся на участке и
в районе работ;
—	- оценка качества и уточнение собранных ранее материалов;
—	изучение условий по намеченным вариантам размещения сооружений и
трасс ком му и и каний;
—	описание, зарисовки и замеры по характерным формам проявления
физико-геологических явлений и по отрицательным искусственным факторам
(карьерам, горным выработкам и т. д.);
—	выбор направлений ориентации разведочной сети, участков для проведе-
ния стационарных наблюдений;
—	в особо сложных и ответственных случаях проходятся отдельные горно-
буровые выработки, закопушки, расчистки, берутся отдельные пробы грунтов
и вод;
—	решаются организационно-технические вопросы по размещению баз
экспедиций, партий, отрядов; изучаются возможности строительства или аренды
служебных и жилых помещений, рассматривается необходимость строительства
временных подъездных путей, возможности пересечений местных водных пре-
пятствий, обеспечения работ горюче-смазочными материалами, питанием и т. д.;
—	рассматриваются вопросы, связанные с рубкой леса, расчисткой и плани-
ровкой площадок н другими нарушениями природных условий района работ *.
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЪЕМКА
Задачи. Съемка проводится с целью комплексного изучения и оценки
инженерно-геологических условий района (участка) строительства. Это основ-
ной метод площадных исследований. По результатам съемки составляются ин-
женерно-геологические планы и карты. Инженерно-геологическая съемка назна-
* Методические вопросы по производству рекогносцировки изложены
в «Рекомендациях по производству инженерно-геологической рекогносцировки»
(1974 г.).
168
чается, как правило, на ранних стадиях изыскании в процессе ни+.с*нерно-геоло
гпческих поисков, однако в ряде случаев она проводится и при ииженерно-геоло-
гнческой разведке.
Выбор применяемых способов и масштаб инженерно-геологической съемки
зависят от сложности геологического строения территории и поставленной цели.
Наиболее широко инженерно-геологическая съемка применяется п следующих
целях:
—	освещения инженерно-геологических условии на стадии разработки схемы
генерального плана промышленного узла; технико-экономического обоснования
(ТЭО) проектов промышленного строительства; проектов генерального плана
города, поселка; проектов планировки отдельных р Йонов городского и сельского
строительства, а в особо сложных случаях и для проектов застройки микрорайо-
нов, кварталов и комплексов общественных здании;
—	обоснования специальных видов строительства или защитных мероприя-
тий; мелиоративное строительство, противооползневые карстозащнтиые работы,
борьба с ростом оврагов и др;
—	прогноза изменения геологических условий под влиянием инженерной
деятельности, составления проектов защиты окружающей среды;
—	определения оптимального объема полевых, опытных и лабораторных ра-
бот при изысканиях на последующих стадиях ♦.
Состав работ. В состав работ по инженерно-геологической съемке
входят:
—	сбор, систематизация, обобщение и анализ материалов по геологической
изученности района;
—	разбивка маршрутов съемки;
—	описание естественных и искусственных обнажений, геоморфологических
элементов, форм проявления физико-геологических явлении, выходов подзем-
ных вод, колодцев и т. д.;
—	описание местности, состояния существующих сооружений, фотографи-
рование объектов наблюдений;
—	аэровизуальные наблюдения и полевое дешифрирование з^рофотома-
териалов;
—	проходка горно-буровых выработок, производство динамического
и статического зондирований, а при необходимости — других полевых
работ;
—	геофизические исследования;
—	полевые и лабораторные определения состава и физико-механических
свойств пород;
—	гидрогеологические режимные наблюдения;
—	специальные исследования, предусмотренные программой;
—	камеральная обработка материалов, составление карт, разрезов и тех-
нического отче!а
Инженерно-геологические карты составляются, как
правило, по результатам съемочных работ. Карты можно классифицировать
в соответствии с табл. 145.
Количество точек наблюдения Инженерно-геологические
съемки должны обеспечиваться определенным количеством точек наблюдения.
Под точками наблюдения понимаются горно-буровые выработки, места проведе-
ния геофизических и опытных работ, обнажения, участки проявления физико-
геологических процессов н т. д., полученные как по результатам съемочных ра-
бот, так и по фондовым материалам.
Рекомендации по количеств}' точен наблюдении приведены в табл. 146,
а в табл. 147 охарактеризованы категории сложности инженерно-геологических
условий.
* Методические вопросы по инженерно-геологической съемке изложены
в «Рекомендациях по производству инженерно-геологической съемки при инже-
нерных изысканиях для строительства» (1972 г.).
169
Таблица 145
Классификация инженерно-геологических карт
По масштабам	По целевому назна- чению	По преобла- дающему ме- тоду	Особенности методов
Обзорные	Обзорные ниже-	Комплекс-	Выделяются ком-
1 : 2 500 000—	нерно-геологические	ное карти-	плексы отложений,
1 : 500 000	карты крупных рс-	рование	для которых могут
	гиоиов		быть даны обобщаю- щие характеристики
Мелкомасштаб-	Сопровождают го-	Раздельное	Отдельно картиру-
ные 1 : 200 000—	сударственную гео-	картиро-	ются все основные ком-
1 : 100 000	логическую съемку	ванне	поненты инженерно-
Среднемасштаб-	Выполняются на		геологических уело-
иые 1 : 50 000— 1 : 25 000	территориях пер- спективного крупно-		вин, отражаются рель- еф, гидрография, тек-
	го строительства		тоника, физико-гео-
	или в районах раз- вития отрицатель-		логические процессы и т. д.
	ных процессов и яв- лений		
Крупномасштаб-	Проекты ТЭО, ге-	Инженер-	Послсдовател ьнос
ные 1:10 000—	неральных планов,	но-геологи-	деление территории па
1 : 5 000	планировки	ческое	отдельные части, ко-
Детальные (пла- ны) 1 : 2 000 и крупнее	Проектирование объектов строитель- ства в сложных ус-	райониро- вание	торые характеризуют- ся все большей одно- родностью по ниже-
	ловиях		нерпо-геологическим условиям
			
Таблица 146
Рекомендуемое количество точек наблюдений на I км2 (а),
» том числе горно-буровых выработок (б), при отсутствии
геологической карты требуемого масштаба
Категория сложности	Масштаб						
	о о о о о CI * • «ме	о о о о о • •	о о о о »о • «	1 : 25 000	1 : 10 000 		1 : 5 000	1 : 2 000
1а	0.5	1	2	6	25	50	60
б	0,05—0,15	0,02—0,35	0,05—0,9	2	9	25	30
На	0.6	1.5	3	8	32	75	80
б	0,06—0,18	0,03—0,5	0,06—1	3	12	35	40
Ша	1.1	2,2	5	12	40	100	120
б	0,01—0,33	0,05—0,7	0,1—1.6	4	16	50	60
Примечание. Для масштабов 1 : 200 000—1 : 50 000 приведены данные по
<Сборнику цен на проектные и изыскательские работы для строительства (СЦПИР), ч. I.
1907»: для масштабов 1 : 25 000—1 : 5 000 — по СН 225-79, для масштаба 1 : 2 000 —пред-
положительно.
170
Таблица 147
Категории сложности инженерно-геолш ических условий (по СН 225-79)
Условия
Геоморфологические
Категории сложности инженерно-геологических условий и их характеристика		
I (простая)	11 (средняя)	III (сложная)
Площадка (участок трассы) в пределах одного геоморфологи- ческого элемента. Поверхность горизонтальная, не расчленен- ная	Площадка (участок трассы) в пределах нескольких гео- морфологических элементов одного генезиса. Поверхность наклонная, слабо расчленен- ная	Площадка (участок трассы) в пределах нескольких гео морфологических элементов разного генезиса. Поверхность сильно расчлененная
Геологические— в сфе-
ре взаимодействия зданий
и сооружений с геологиче-
ской средой
Не более двух различных по
литологии слоев, залегающих
горизонтально или слабо на-
клонно (уклон не более 0,1).
Мощность выдержана по про-
стиранию. Незначительная сте-
пень неоднородности слоев по
показателям свойств грунтов,
незакономерно изменяющихся в
плане и по глубине. Скальные
грунты залегают с поверхно-
сти или перекрыты маломощ-
ным слоем иескальных грунтов
Не более четырех различ-
ных по литологии слоев, за-
легающих наклонно или с вы-
клиниванием. Мощность изме-
няется по простиранию зако-
номерно. Закономерное изме-
нение характеристик грунтов
в плане или по глубине. Скаль-
ные грунты имеют неровную
кровлю и перекрыты нескаль-
ными грунтами
Более четырех различных по
литологии слоев. Мощность рс’’-
ко изменяется по простиранию.
Линзовидное залегание слоев.
Значительная степень неодно-
родности слоев по показателям
свойств грунтов, незакономер-
но и (или) закономерно изме-
няющихся в плане или по глу-
бине. Скальные грунты имеют
сильно расчлененную кровлю
и перекрыты нескальными грун-
тами
Продолжение табл. 147
Условия	Категории сложности инженерно-геологических условий и их характеристика		
	I (простая)	II (средняя)	III (сложная)
Гидрогеологические — в той же сфере	Подземные воды отсутствуют или есть выдержанный гори- зонт грунтовых вод с однород- ным химическим составом	Два и более выдержанных горизонта подземных вод, мес- тами с неоднородным химиче- ским составом или обладаю- щих напором •	Горизонты подземных вод не выдержаны по простиранию и по мощности и характеризуют- ся неоднородным химическим составом. Местами наблюдается сложное чередование водонос- ных и водоупорных пород. Напоры подземных вод изме- няются по простиранию
Физико-геологические процессы и явления, отри- цательно влияющие на ус- ловия строительства и экс- плуатации зданий и соору- жении	Отсутствуют	Имеют ограниченное рас- пространение 1	Имеют широкое распростра- нение
Примечание. Категории сложности инженерно-геологических условий следует устанавливать, как правило, по совокупности фак-
торов, указанных в таблице. Если какой-либо отдельный фактор относится к более высокой категории сложности и является определяющим
при выборе основных строительных решений, то категорию сложности инженерно-геологических условий следует устанавливать по данному
фактору. В этом случае должны быть увеличены объемы работ или дополнительно предусмотрены только те их виды, которые необходимы для
выяснения влияния на проектируемые здания и сооружения именно данного фактора.
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАЗВЕДКА
Задачи. Инженерно-геологическая разведка выполняется с целью по-
лучения детальной информации об инженерно-геологических условиях участка
строительства.
Задачами инженерно-геологической разведки являются:
—	выявление условий залегания пород, гидрогеологических условии и
физико-геологических процессов;
—	изучение состава и физико-механических свойств пород;
—	выделение инженерно-геологических элементов;
—	анализ и обработка информации до получения конечных результатов.
В состав работ по инженерно-геологической разведке входят:
—	проходка горно-буровых выработок;
—	геофизические исследования;
—	полевые и лабораторные определения состава и свойств пород и подзем-
ных вод;
—	опытно-фильтрационные работы;
—	специальные виды работ;
—	камеральная обработка материалов.
Инженерно-геологическая разведка назначается тогда, когда известны (окон-
чательно или предварительно) контуры проектируемых сооружений и их кон-
структивные проектные решения.
Таблица 148
Принципы выделения инженерно-геологических элементов
Принципы
По геолого-литологической
однородности:
по генетическому типу
по литологическому составу
по состоянию
По однородности показателей,
обеспечивающих применение за-
данной схемы расчета оснований:
по первому и второму пре-
дельным состояниям
по расчетам на просадочных
породах
по расчетам свайных осно-
ваний
по расчетам фундаментов с
динамическими нагрузками
по специальным расчетам
Показатели
Статистически однородные показатели со-
става, состояния и физических свойств:
геологические показатели возраста и
происхождения пород с учетом текстур-
но-структурных особенностей
тип породы по номенклатурным показа-
телям гранулометрического состава, пла-
стичности и т. д.
вид породы по степени трещиноватости,
выветрелости, плотноеги сложения, кон-
систенции, просадочности, набуханию,
содержанию органических веществ и т. д.
Статистически однородные показатели ме-
ханических свойств:
углы внутреннего трения и удельные
сцепления, модули деформации
показатели просадочности
показатели динамического и статическо-
го зондирования
показатели упругих характеристик пород
коэффициенты фильтрации, мерзлотные
характеристики и т. п.
Примечание. При выделении инженерно-геологического элемента учиты-
вается наибольшее необходимое количество показателей.
173
Инженерно-геологическая разведка должна базироваться на результатах
предшествующих работ, но в ряде случаев, особенно при одностадийном проек-
тировании, она проводится самостоятельно.
Инженерно-геологический элемент — это выделенное
в пространстве геологическое тело (слой, прослой, линза и т. д.), которое может
быть описано обобщенными показателями состава и свойств слагающих его по-
род, причем эти показатели должны удовлетворять расчетной схеме, вытекающей
из задачи исследований.
Из этого определения следует, что объем и характер инженерно-геологиче-
ского элемента зависят от требуемых показателей состава и свойств пород. Так,
в пределах генетически однородного геологического тела (например, моренных
отложений) объем инженерно-геологического элемента может быть различным
в зависимости от того, какие из показателей состава, свойства, состояния либо
комплекса показателей (числа пластичности, пористости, показателя консистен-
ции, прочностных, деформационных характеристик и т. д.) приняты в качестве
критерия выделения.
Таким образом, для одного и того же геологического разреза можно выделить
различные инженерно-геологические элементы в зависимости от решаемой за-
дачи (стадия изысканий, характер проектируемых сооружений и т. д.).
Принципы выделения инженерно-геологических элементов или системы
элементов приведены в табл. 148, требования к их выделению по ГОСТ 20522—75
представлены в табл. 119.
Т а б л и ц а 149
Требования по выделению инженерно-геологических элементов
(в соответствии с ГОСТ 20522—75)
Породы и их изменчивость
Характеристика пород в их
изменчивости
Породы:
крупнообломочные
песчаные
глинистые
Характер простран-
ственной изменчивости по
каждой из пород
Гранулометрический состав, общая влажность
и влажность глинистого заполнителя
Гранулометрический состав, коэффициент по-
ристости, влажность для песков пылеватых
Пределы и число пластичности, коэффициент по-
ристости, влажность
Незакономерная или закономерная, если коэффи-
циент вариации закономерно изменяющейся харак-
теристики не превышает 0,15 для коэффициента по-
ристости и влажности и 0,30 для характеристик ме-
ханических свойств
Примечание. За единый инженерно-геологический элемент допускается
принимать породы, представленные часто сменяющимися тонкими (менее 20 см/ слоями
и линзами пород различного номенклатурного вида. Слои и линзы, сложенные рыхлыми
песками, глинистыми грунтами с консистенцией более 0,75 и заторфованнымн грунтами,
следует рассматривать как отдельные инженерно-геологические элементы независимо
от их толщины.
На рис. 3 приведен пример выделения инженерно-геологических элементов
На участке проектируемого жилого дома на естественном основании. Выделение
элементов проведено по генетическим и литологическим критериям для всех
слоев Моренные суглинки разделены дополнительно на два элемента по крите-
риям различия прочностных и деформационных свойств. Слои торфа и озерно-
ледниковых песков дополнительно по свойствам не расчленялись, так как они
залегают выше глубины промерзания грунтов и будут выбраны котлованом.
174
Их выделение на разрез как литологических разновидностей достаточно для
учета условий разработки котлована. Лежащие в основании морские глины твер-
дой консистенции также отнесены к отдельной литологической разновидности и
не разделяются на инженерно-геологические элементы, так как залегают ниже
активной зоны фундаментов.
На рис. 4 выделены инженерно-геологические элементы для участка проек-
тируемого сооружения на свайном фундаменте.
В самостоятельные инженерно-геологические элементы, совпадающие с гра-
ницами генетических и литологических разновидностей, выделены торф, озерно-
ледниковые глины и известняки. Моренные суглинки по консистенции разделя-
ются на два инженерно-геологических элемента, причем один из них разобщен в
Рис. 3. Выделение инженерно-геологических элементов для проектируемого
сооружения на естественном основании:
/ — торф; 2 — пески озерно-ледпнковые; 3 — глины озерно-ледниковые; 4 — суглинки
моренные; 5 — глины морские; 6 — номер инженерно-геологического элемента; 7 —
граница раздела между различными инженерно-геологическими элементами; <р. С, Е —
нормативные показатели свойств пород
разрезе. Критерий выделения по консистенции принят в соответствии с расчетной
схемой свайных фундаментов. Если бы на этом участке было проведено статиче-
ское зондирование, то возможно было бы выделение дополнительных инженерно-
геологических элементов.
Выделение инженерно-геологических элементов И. С. Комаров [14] рас-
сматривает как процесс трансформации структурно-геологической модели в струк-
турно-механическую (геотехническую) модель. Таким образом, части разреза
он относит к «однородным и изотропным элементам структурно-механической
(геотехнической) модели, которые можно охарактеризовать едиными норматив-
ными или расчетными значениями показателей».
При выделении инженерно-геологических элементов осуществляются про-
верка соответствия принятого геологического расчленения требованиям выпол-
няемых расчетов; оценка однородности выделенных элементов разреза по учиты-
ваемым в расчетах механическим свойствам и рассматривается возможность уста-
новления единых характеристик механических свойств пород в выделенном ин-
женерно-геологическом элементе.
Различный подход к необходимости выделения топкого слабого глинистого
прослойка в самостоятельный инженерно-геологический элемент рассматривал
И. В. Коломенский (1968 г.). Для расчетов по осадкам прослоек как отдельный
элемент можно нс учитывать, так как он существенно не увеличит общую осадку
здания. Однако если в этих же условиях проектируется другое сооружение (на-
пример, плотина), имеющее горизонтальное усилие, при котором по слабому
175
прослойку может произойти сдвиг, выделение этого прослойка в инженерно-
геологический элемент обязательно.
ГОСТ 20522—75 «Грунты. Метод статистической обработки результатов опре-
делений характеристик» предлагает рассматривать как отдельные инженерно-
геологические элементы все слои и линзы слабых грунтов, независимо от их
толщины.
Методика инженерно-геологической разведки.
В зависимости от естественногеологических условий района и характера проек-
тируемых сооружений выбирается методика инженерно-геологической разведки.
Рис. 4. Выделение инженерно-геологических элементов для проектируемого
сооружения на свайном фундаменте:
/ — торф; 2 — глины озерно-ледниковые; 3 — суглинки моренные; 4 — известняки;
5 — номер инженерно-геологического элемента; 6 — граница раздела между различ-
ными инженерно-геологическими элементами; —показатель консистенции
Методика инженерно-геологической разведки — это совокупность различных
методов, способов, приемов и т. п. пространственного размещения сети выработок
и других точек исследований; выбор методов изучения пород и подземных вод,
условий их залегания и физико-геологических процессов, соответствующих ре-
шению поставленной перед разведкой задачи ♦.
Размещение точек разведки. Одним из важнейших элемен-
тов инженерно-геологической разведки является размещение горно-буровых вы-
работок, точек производства опытных и геофизических работ. На систему разме-
щения выработок влияют: геолого-литологическое и геоморфологическое строение
района, характер проектируемых сооружений и цель работ, доступность и усло-
вия проходимости местности и др.
В табл. 150 и на рис. 5 представлены наиболее широко применяемые системы
размещения выработок.
При больших объемах разведочных работ целесообразно применять мето-
дику постепенного сгущения сети и изменение в сети размещения выработок
в зависимости от текущих результатов работ.
Методические вопросы по инженерно-геологической разведке изложены
в «Рекомендациях по производству инженерно-геологической разведки» (1975 г.).
176
Таблица 150
Системы размещения выработок
Система выработок	Расположение вы- работок внутри системы	Условия применения
Геометрически правильная сетка	Квадратное	При однообразном геолого-литоло- гическом строении, в пределах одного геоморфологического элемента, при от- сутствии контуров сооружений либо в пределах большого контура
	Прямоугольное	Вдоль вытянутого геоморфологиче- ского элемента, в пределах вытянутого прямоугольника контура сооружения
	Шахматное (ромбическое)	При неясном геолого-литологиче- ском строении и невыраженных гео- морфологических условиях, в преде- лах сложного контура сооружения
Геометрически неправильная сет- ка	По геоморфоло- гическим контурам	При сложных геоморфологических условиях, при наличии карстовых во- ронок, оползневых участков, в доли- нах рек и др.
	По контурам проектируемого объекта	При наличии в пределах контура резко различных несущих конструк- ций, в пределах контуров сложной конфигурации
Разведочные ли- нии (створы)	С равномерным шагом	При однообразном геолого-литоло- гическом строении, для линейных со- оружений и др.
	С неравномерным шагом	При сложных геоморфологических условиях, для уточнения системы даль- нейших работ, при сложном характере линейного сооружения
Одиночные либо групповые выра- ботки	Сп учайное	Под отдельные сооружения малой площади в плане (башни, дымовые трубы), карстовые воронки, контроль- ные выработки и т. д.
Комбинирован- ная система	Сложное	При сложном геолого-литологиче- ском строении, на больших по площади участках
177
Применение статического зондирования, пенетрацноино-каротажных и гео-
физических работ позволяет существенно сократить объем дорогостоящих и дли-
тельных горно-буровых работ.
Часть точек опытных п геофизических работ (не менее 10—30%) рекомен-
дуется располагать непосредственно у горно-буровых выработок, остальные точки
распределяются между ними.
Рекомендации по размещению и числу выработок представлены в табл. 151
Точность выделения контуров слоев. При инженерно-
геологической съемке обычно используются топографические карты или планы
того же масштаба, что и съемка, либо на одну ступень крупнее.
При крупномасштабной и детальной съемках все точки и контуры, выде-
ляемые в рельефе, должны иметь инструментальную привязку.
Рис. 5. Системы размещения вырабо-
ток:
а — квадратная сетка 200X200 м по уча-
стку перспективной застройки;’^ — ромби-
ческая сетка со стороной 100 м по участку
застройки первой очереди; в — прямоуголь-
ная сетка 30X100 м по участкам много-
этажных жилых домов; г, д — групповые
выработки по площадке водонапорной
башни и котельной с дымовой трубой; е —
сетка, ориентированная по геоморфологи-
ческим элементам на участке оползневого
склона; ж — разведочная линия по трассе
водовода с неравномерным шагом, завися-
щим от геоморфологических условий
Все элементы, выделяемые на картах, наносятся с точностью, определяемой
как сложностью картируемых объектов и параметрами разведочной сети, так и
требованиями проектирования. Критерием точности служит точность построения
границ групп и подгрупп пород, изолиний отображаемых признаков и т. д. Эле-
менты инженерно-геологических условий неравноценны по своему значению и
требуют различной детальности изучения. Обычно контур на карте проводится
либо посередине между скважинами, либо по среднему углу выклинивания слоев.
Погрешность построения границы по отдельным скважинам при примерно
равных сторонах разведочной сети составляет (по П. А. Рыжову и В. М. Гуд-
кову, 1966 г.)
Ms = ± “ аЬ^гГ,
где а п & — расстояния между соседней парой скважин, вскрывших разные
слон; п — количество пар разведочных выработок, окоитуривающих границу.
Представляет интерес и решение обратной задачи.
Задаваясь допустимой погрешностью определения площади, можно уста-
новить необходимое расстояние между выработками на границе картируемых
контуров, пользуясь уравнением
— >
или для квадратной сетки при условии, что а = b имеем
6Л^
V п
178
Таблица 151
Число, расстояния и размещение горно-буровых выработок на
различных стадиях изысканий (использованы материалы
СН-225-74 и других нормативных документов)
Стадия изысканий, тип сооруже- ний, условия	Число, расстояния и размещение выработок
I. Инженерно-геологи- ческая рекогносци- ровка	1—3 в пределах каждого основного гео- морфологического элемента
II. Инженерно-геоло- гическая съемка: масштаб 1 : 10 000 масштаб I : 5 000	Через 300—500 м по створам, ориенти- рованным перпендикулярно к границам основных геоморфологических элементов То же, через 150—250 м
III. Инженер ио- гео л о- гическая разведка Площадки строительства зданий и сооружений (в том числе сооруже- ний канализации) при следующих категориях сложности: простои средней сложной	По осям проектируемых фундаментов или по контурам зданий и сооружений (на расстоянии не более 5 м от контуров): через 50—100 м через 30—50 м через 20 -30 м
г То же, при наличии в основании пород неоднородного состава, не- выдержанного залегания, нерав- номерной плотности и сжимаемости (отходы производства, бытовые от- бросы, «карманы» в элювиальных грунтах и т. д.)	Через 20 м и менее при специальном обо- сновании в программе
Площадки строительства крупно- панельных зданий	2—3 выработки на каждое здание дли- ной до 60 м
Трассы водоводов	Через 250—300 м, на переходах через естественные и искусственные препятствия через 25—50 м
Пап я фильтрации	1 выработка иа 2—3 га
Насыпи и выемки высотой (глу- биной), м <12 >12	Через 100—300 м по оси трассы, рас- стояние между поперечниками (для вые- мок) 100—200 м, между выработками на поперечниках до 25 м Через 50—100 м по оси трассы, расстоя- ние между поперечниками 50—100 м, между выработками на поперечниках 25— 50 м
179
Продолжение табл. 151
Стадия изысканий, тип сооружений, условия	Число, расстояния н размещение выработок
Малые искусственные сооруже- ния при переходах трасс через во- дотоки, лога и овраги: мосты, путепроводы, эстакады и др. водопропускные трубы	1—2 в местах заложения опор В точке пересечения с осью трубы
Трубопроводы: участки переходов через водо- токи участки пересечений с транс- портными и инженерными ком- муникациями	Не менее 3, но не реже чем через 50— 100 м По 1 в местах заложения опор
Участки сосредоточенных резер- вов	Через 50—100 м по оси, поперечники через 50—100 м, выработки на попереч- никах через 25—50 м
Ограждающие дамбы (плотины) накопителей промышленных отхо- дов и стоков (хвосто- и шламохра- н ил ища, гидрозолоотвалы и т. п.)	Через 100—200 м по осям дамб
То же, в сложных условиях и при
высоте дамб более 12 м
Чаши накопителей промышлен-
ных отходов и стоков
Через 100—200 м по осям дамб. Допол-
нительно проводят поперечники через
200—300 м. На поперечниках распола-
гаются не менее чем по 3 выработки: на
оси дамбы и вблизи обоих контуров по-
дошвы дамбы
Поперечники ориентируются по направ-
лениям предполагаемого растекания и
движения промышленных стоков, а также
в сторону ближайших водотоков, водое-
мов, водозаборов подземных вод, населен-
ных пунктов и т. п., которые будут нахо-
диться в зоне влияния накопителей; вы-
работки на поперечниках располагаются
через 300—2000 м (минимальные расстоя-
ния — при сложных условиях или при
длине поперечника до 1 км, максималь-
ные — при простых условиях или при
длине поперечника более 10 км). Расстоя-
ния между поперечниками не более 400 м
180
Продолжение табл. 151
Стадия изысканий, тип сооруже- ний, условия	Число, расстояния и размещение выработок
Водозаборные сооружения	Через 50—100 м (в сложных условиях через 25—50 м) по створам, ориентирован- ным нормально к водотоку (водоему). Расстояния между створами 50—100 м
Очистные сооружения	Через 50—100 м при простых условиях и не более чем через 50 м при сложных условиях
IV. Изыскания в осо- бых условиях (допол- нительные требова- ния) Просадочные грунты	Шурфы и технические скважины при изысканиях на больших площадях располагаются <*ерез 100—200 м; при изы- сканиях под отдельные здания и соору- жения или группу зданий высотой до 5 этажей — через 50—100 м. Не менее 1 шурфа или технической скважины под каждое здание
Насыпные грунты: планомерно возведенные на- сыпи отвалы из грунтов н отходов производства свалки	На каждый участок не менее 6 скважин, 8 точек зондирования и 4 шурфов; на каждое здание не менее 3 скважин, 5 то- чек зондирования и 2 шурфов скважины располагаются через 50 м, шурфы — через 100 м, точки зонди- рования — через 50 м скважины располагаются через 40 м, шурфы — через 60 м. точки зондиро- вания — через 20 м скважины располагаются через 30 м, шурфы — церез 40 м, точки зонди- рования — через 15 м
Элювиальные грунты: подзона глинистых продуктов подзона песчано-глинистых продуктов	Отношение шурфов и скважин: 1 : 10 1 : 6
Оползневые районы	Максимальное расстояние между вы- работками 200 м, на каждом геоморфоло- гическом элементе проводится не менее 2 выработок
Заторфованные грунты	Расстояния между дополнительными выработками не более 20 м
181
Таблица 152
Глубина горно-буровых выработок на различных стадиях изысканий
(использованы материалы СН 225*79 и других нормативных документов)
Стадия изысканий, тип сооружений, условия	Глубина выработок
1. Инженерно-геологи- ческая рекогносцировка	В пределах предполагаемой сферы взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой, до кровли скальных пород, в пределах мощности слабых пород и т. д., но не более 30 м
II.	Инженерно-геологи-
ческая съемка
Участки с неблагоприятными физи-
ко-геологическими процессами и яв-
лениями
Участки распространения специфи-
ческих по составу и состоянию пород
(илы, заторфованные породы, лёссы
и т. п.)
Территории размещения накопите-
лей промышленных отходов и стоков
(хвосто- и шламохранилища, гидрозо-
лоотвалы и т. п.)
Трассы внеплощадочных коммуника-
ций
Переходы трасс через водотоки, лога
и овраги
То же, в местах возможного устрой-
ства мостовых переходов, путепрово-
дов, глубоких выемок и высоких на-
сыпей
То же, на болотах
То же, при залегании скальных по-
род в пределах глубины исследования
Не менее чем на 5 м ниже зоны ак-
тивного развития процессов и явлений
(плоскостей скольжения оползневых
тел, предполагаемой глубины карсто-
образования и т. п.)
На полную мощность пород или до
глубины, где наличие этих пород не
будет оказывать влияние на устойчи-
вость проектируемых зданий и соору-
жений. Для малоэтажных зданий глу-
бина проходки 50 % скважин умень-
шается до 6—8 м
До выдержанного водоупора (мест-
ного или регионального) с заглубле-
нием в него до 3 м — около 30 ° о выра-
боток, остальные на глубину не менее
чем на 3 м ниже уровня грунтовых вод
До 5 м, но не менее чем на 1 м ниже
глубины сезонного промерзания гли-
нистых пород или уровня грунтовых
вод (при расположении уровня в пре-
делах указанных глубин)
Не менее 5 м
Не менее 10 м
На 1—2 м ниже кровли минерального
дна
Заглубление в слабовыветрелые
скальные породы на 0,5—1 м
182
Продолжение табл. 152
Стадия изысканий, тип сооружений,
услови я
Глубина выработок
III.	Инженер ко-геолог и-
ческая разведка
Отдельные здания и сооружения:
а)	с квадратным фундаментом
при нагрузке на опору, 104 Н
до 50
100
250
500
1000
1500
5000
б)	с ленточным фундаментом при
нагрузке на фундамент, 104 И
до 10
20
50
100
200
в)	при залегании в пределах ука-
занных глубин скальных пород
г)	в элювиальных породах
д)	в насыпных грунтах
е)	крупнопанельные здания
ж)	со свайным фундаментом
з)	каркасные здания и сооружения
с нагрузкой на куст висячих свай
более 300* 104 Н, а также при сплош-
ном свайном поле под всем сооружени-
ем
Сваи, опирающиеся или заглублен-
ные в скальные породы
При наличии в скальных породах
карста, прослоек нескальных пород и
других местных ослаблений
Глубина от подошвы заложения фун-
дамента, м
4—6
5—7
7—9
9-13
11—15
12—19
18-26
Глубина от подошвы заложения фун-
дамента, м
4—6
6—8
8—12
12—17
17—20
До 2 м ниже кровли слабовыветре-
лых пород или подошвы фундамента
при его заложении в скальпом массиве
До 2 м с выходом в слабовывстрелые
породы при площадной структуре коры
выветривания и до 3 м при линейной
Не менее чем на 5 м ниже подошвы
насыпи, по отвалам и свалкам 50 %
выработок проводится на глубину ниже
1 м подошвы насыпных грунтов
От отметок заложения фундаментов
на глубину не менее 6 м для пятиэтаж-
ных зданий и не менее 9 м для девяти-
этажных
Не менее чем на 5 м ниже проекти-
руемой глубины погружения нижнего
конца свай
50 % скважин пробуривается на
глубину не менее 10 м ниже конца свай
Не менее чем на 1,5 м ниже конца
свай
По специальной программе
183
Продолжение табл. 152
Стадия изысканий, тип сооружений,
услови я
Глубина выработок
III.	И нжеиер ко«геол ог ii-
чес к а я разведка
Отдельные здания и сооружения:
а)	с квадратным фундаментом
при нагрузке на опору. 101 Н
до 50
100
250
500
1000
1500
5000
б)	с ленточным фундаментом при
нагрузке на фундамент, 101 Н
до 10
20
50
100
200
в)	при залегании в пределах ука-
занных глубин скальных пород
г)	в элювиальных породах
д)	в насыпных грунтах
е)	крупнопанельные здания
ж)	со свайным фундаментом
з) каркасные здания и сооружения
с нагрузкой на куст висячих свай
более 300-10з) 4 Н, а также при сплош-
ном свайном поле под всем сооружени-
ем
Сваи, опирающиеся или заглублен-
ные в скальные породы
При наличии в скальных породах
карста, прослоек нескальных пород и
других местных ослаблений
Глубина от подошвы заложения фун-
дамента, м
4-6
5—7
7-9
9-13
11 — 15
12—19
18—26
Глубина от подошвы заложения фун-
дамента, м
4—6
6-8
8-12
12-17
17—20
До 2 м ниже кровли слабовыветре-
лых пород или подошвы фундамента
при его заложении в скальном массиве
До 2 м с выходом в слабовывстрслые
породы при площадной структуре коры
выветривания и до 3 м при линейной
Не менее чем на 5 м ниже подошвы
насыпи, по отвалам и свалкам 50 %
выработок проводится на глубину ниже
1 м подошвы насыпных грунтов
От отметок заложения фундаментов
на глубину не менее 6 м для пятиэтаж-
ных зданий и не менее 9 м для дев яти-
этажных
Не менее чем на 5 м ниже проекти-
руемой глубины погружения нижнего
конца свай
50 % скважин пробуривается на
глубину не менее 10 м ниже конца свай
Не менее чем на 1,5 м ниже конца
свай
По специальной программе
183
Если сетка не квадратная, а прямоугольная, то, зная значения а2 (принятое
для случая а = Ь) и задавшись значением одной из сторон, можно определить
и значение другой.
Погрешностью построения контура Ms можно задаться исходя из следующих
соображений. При составлении проектов планировки погрешность его построе-
ния не должна превышать площадей сооружений, находящихся вблизи контура,
а при проектировании здания на отдельностоящих фундаментах — площади
части здания с разными фундаментами и т. д.
Зависимость расстояния между скважинами от допустимой погрешности
измерения площади /VI s и количества пар скважин л представлена на рис. 6.
Точность картирования значитель-
но возрастает, если картируемые эле-
менты морфологически выражены
в рельефе, например ярко проявлен-
ный моренный рельеф, поверхностные
карстообразования и т. д. В этих слу-
чаях контуры снимают'обычными ме-
тодами топографической съемки.
Глубина выработок.
Выбор глубины выработок является
одним из сложных вопросов. В табл. 152
приведены некоторые рекомендации,
составленные по нормативным доку-
ментам.
ИНЖЕНЕРНО-
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ
Рис. 6. Зависимость расстояния между
скважинами от допустимой ошибки
измерения площади и*количества
ОПРОБОВАНИЕ
Задачи. Инженерно-геологи-
ческое опробование проводится с целью
характеристики состава, состояния и	пар скважин п
физико-механических свойств пород,
состава и свойств грунтовых вод и изучения закономерностей изменения пока-
зателей этих свойств в пространстве и во времени в зависимости от природных
и искусственных факторов.
От качества опробования зависят:
—	обоснованность выбора типов фундаментов зданий и сооружений;
—	достоверность номенклатурных, нормативных и расчетных показателей
пород (параметры фундаментов, глубина их заложения, схемы расчетов системы
основание — фундамент и др.);
—	надежность строительства и эксплуатации зданий и сооружений (обеспе-
чение условий сохранения устойчивости и допустимой деформации искусствен-
ных сооружений);
—	экономическая обоснованность строительства нулевого цикла и дополни-
тельных мероприятий по антикоррозионной, антиагрессивной защитам и т. д.;
—	определение способов и стоимости разработки грунтов и пород;
—	прогноз влияния сооружения на окружающую среду и выбор мероприя-
тий по защите последней.
Инженерно-геологическое опробование включает: определение системы про-
странственного размещения точек отбора проб и мест проведения опытных работ;
отбор, упаковку, транспортировку и хранение проб; лабораторные и полевые
исследования состава и свойств пород; обработку материалов исследований.
Изменчивость состава и свойств пород. 11звестные
трудности в определении необходимых параметров опробования заключаются
в том, что эти параметры зависят от изменчивости пород, которая выявляется
в процессе опробования. Н. В. Коломенский (1968 г.) выделил три типа законо-
мерностей инженерно-геологической изменчивости пород: скачкообразную неза-
кономерную, скачкообразную закономерную и функциональную.
Математические модели изменчивости предложены В. П. Огоноченко (1968 г.),
Г. К. Вондариком (1971 г.), ЛЕ В. Рацем (1963 г.) и др.
185
Оценка однородности показателей свойств п о -
р о д. Общепринятой оценки однородности показателей состава и свойств пород
не существует. Наиболее принято оценивать однородность по величине среднего
квадратического отклонения и коэффициента вариации в соответствии
с ГОСТ 20522—75.
В табл. 153 приведены некоторые критерии оценки однородности пород.
Критерии оценки однородности пород
Таблица 153
Показатель	Формула	Источник	Критерии
Коэффи- циент вариации	to I II	ГОСТ 20522—75	Предельные значения и: плотность минеральной части 0,01; плотность 0,05; природная влажность, влажность на границе текучести и раскатывания 0,15; модуль деформации и сопротивление срезу 0,30; временное сопротив- ление при одноосном сжа- тии скальных грунтов 0,40
Критерий Грэббса	т = 1 X Xmln, max 1 ОСм	[35|	Оценка однородности проводится по принятой доверительной вероят- ности
Обозначения, а — среднее квадратическое отклонение; огм — смещенная
оценка среднего квадратического отклонения; х, Xmln. ZmaX — соответственно среднее
минимальное н максимальное значения показателя
Размещение точек отбора проб. Системы пространствен-
ного размещения точек пробоотбора могут быть сеточными и линейными. Сеточ-
ное опробование применяется наиболее часто при инженерно-геологической
съемке и изысканиях для выбора площадки строительства, когда контуры соору-
жений еще не определены. Сеточное опробование предусматривает равномерный
в плане и по вертикали отбор проб для лабораторных исследований либо выбор
точек полевых опытных работ.
Линейное опробование используется при изысканиях по намеченным створам
(инженерные коммуникации, дороги и т. д.) и при необходимости вертикального
опробования разреза (глубокие вертикальные выработки, опоры глубокого зало-
жения и т. д.).
Для каждой из систем применяются точечный, валовой и бороздовый способы
отбора проб, а также опробование крупных монолитов (сдвиги целиков в шур-
фах, штампоопыты и т. д.). Наиболее часто используется точечный способ отбора,
186
позволяющий отбирать образцы ненарушенного сложения (монолиты). Валовой
п бороздовый способы применяются, как правило, для изучения крупнооблочных
пород.
Определение необходимого числа проб. Необходи-
мое число проб определяют нормативным, приближенно-статистическим и кон-
трольным способами.
Нормативный способ основан на применении рекомендаций общесоюзных и
ведомственных нормативных документов, построенных на практическом опыте.
Преимущества метода — простота и наглядность, недостатки — весьма ограни-
ченное применение, расплывчатость и широкий диапазон значений. В табл. 154
приведены рекомендации из отдельных нормативных документов.
Приближенно-статистический способ применяется тогда, когда в пределах
изучаемого участка наблюдается незакономерная изменчивость показателей
свойств пород (отсутствует тренд). Подобный характер изменчивости оценивается
по общим геологическим соображениям на основании результатов предыдущих
исследований либо опытным путем на ключевых участках. Недостатком прибли-
женно-статистического способа является необходимость задаваться доверитель-
ной вероятностью искомого решения и иметь некоторые статистические показатели
по материалам предыдущих исследований, либо принимать значения этих пока-
зателей, например, по аналогии.
Способ доверительных пределов для определения числа проб известен по ра-
ботам Н. Н. Маслова, И. С. Комарова, 3. В. Пильгуновой. Г. К. Бондарика и др.
Число проб п по этому способу определяется по формуле
где /а — нормированное отклонение, принимаемое при односторонней довери-
тельной вероятности а= 0,9; 0.95 и 0,99 соответственно 1,65; 1,96 и 2,58; о —
коэффициент изменчивости, принимаемый по предварительным результатам или
по аналогии; р — показатель точности оценки среднего значения, равный отно-
шению абсолютной погрешности среднего значения показателя Д к среднему
значению, принимаемый по результатам исследований.
Значение р по ГОСТ 20522—75 принимается для плотности минеральной
части равным 0,004; для плотности — 0,015; для влажностей природной, на
границе раскатывания и текучести — 0,05; для модуля деформации и сопротив-
ления сдвигу —0,10 и для временного сопротивления одноосному сжатию —
0,15.
Для определения нескольких показателей используют максимальное число
проб я.
Контрольный способ основан на последовательной проверке достаточности
числа определений свойств пород для получения обобщенного показателя свойств
с заранее заданной надежностью. Часто этот способ называют последовательны.м
анализом.
Размещение мест проведения опытных полевых
работ. Точки проведения опытных полевых работ размещаются, как правило,
непосредственно у горно-буровых выработок с тем, чтобы иметь наиболее полное
и точное представление об условиях залегания горных пород, их составе
и свойствах на месте испытаний. При этом необходимо располагать точки
таким образом, чтобы исключить влияние ствола выработки на результаты
опытов.
Если опытные полевые работы (например, зондирование) позволяют полу-
чить дополнительную косвенную информацию о породах и условиях их залега-
ния, то часть точек (до 50 %) следует располагать между горно-буровыми выра-
ботками, что позволит уточнить разрез.
При изысканиях, когда известны контуры зданий и сооружений, точки опыт-
ных полевых работ не должны располагаться далее 5 м от контуров. В табл. 155
приведены рекомендации по выбору расстояний между точками отбора проб при
определении коррозионных свойств грунтов и вод.
187
Ориентировочное число проб для изучения одного
Стадия иэысканиЛ. тип сооружения и фундаментов	Инженерно- геологиче- ские условия	Лабораторные исследования		
		состава и состояния	прочностных свойств	деформацион- ных свойств
Инженер но-гео- логическая реког- носцировка	Любые	Не менее 3	3 (только в особо слож- ных случаях)	
Инженерно-гео- логическая съемка	Любые	Не менее 10	и» Не менее 3 (в сложных случаях для слабых пород)	
Инженерно-гео- логическая раз- ведка: а)	здания и со- оружения III— IV классов б)	здания и со- оружения I — II классов в)	здания и со- оружения на свайных фунда- ментах	Простые и средние Сложные Простые и средние Сложные Любые	6—10 10—15 6—10 10—15 Через каждые 0,5—1,0 м по глубине скважи- ны	6-8 6—10 6—10 6-8	6-8 6-10 6—8 (при не- обходимости расчета осадки)
Изыскания в особых условиях: а) просадочные грунты б) набухающие грунты в) илы D засоленые грунты д) насыпные грунты е) заторфован- ные грунты	Сложные Сложные Сложные Сложные Сложные ( ложные	Через 1 м в пределах полу- торной ширины фундамента и да- лее через 1—2 м 10—15 10-15 10—15 проб .массой 1—L5 кг для определения химического со- става Через каждые 1- бине скважины Через I м по гл; жины	С каждой нее двух мо ром 20Х20> метром не Не менее о; каждого сл< и не менее каждого сл< Не менее для деления Не менее 2 6-10 -2 м по глу- бине сква-	глубины не ме- нолитов разме- < 20 см или диа- менее 100 мм. [ной пробы для зя меньше 2 м двух проб для эя больше 2 м четырех проб И бу Не менее 2 6—10 • • 6—10 6—10
188
Таблица 154
инженерно-геологического элемента			
	Полевые исследования		
химического состава воды	прочностных свойств	деформационных свойств	Зондирование
Не менее 1	Только в особо сложных случаях по специальной программе		
Не менее 3	Не менее 2 (в особо сложных случа- ях для специфических пород)		Не менее 6 (на каж- дом основном геомор- фологическом эле- менте)
Не менее 3 Нс менее 3 Не менее 3 Не менее 3 Не менее 3	Как правило, не п Не менее 2 Не менее 3 Испытания свай по программе	роводятся Не менее 2 Не менее 3 Не менее 3 (в особых случаях)	Не менее 3 Не менее G Не менее 3—5 (в контуре здания или сооружения)
Не менее 3
Не менее 3
Не менее 3
Не менее 6
Не менее 3
Не менее 3
Не менее 6
Не менее 3
Не менее 6
Единичные определения в особых случаях
Не менее б
Не менее 3
Не менее 3
Не менее 3
Не менее 3 на
75 тыс. ма за-
стройки
По специальной программе
Не менее 6
Не менее 6
Не менее 6
189
Таблица 155
Рекомендуемые расстояния между точками отбора проб и наблюдений при
коррозионных исследованиях, м
			Содержание исследований				
Объект исследовании	Определе- ние поте- ри массы стальной трубки.	Химический анализ грунтов и (или) вод для различных геологиче- ских условий			Определение удельного сопротивления грунта для различных геологических условий		
	плотно- сти ппля- рнзующе г __ тока	одно- род- ных	неод- нород- ных	торф и на- сыпные грунты	одно- род- ных	неодно- родных	свалки отходов
Кабели элек- трические и связи, трубо- проводы раз- личного на- значения Тепловые сети Площадные исследования (генеральные планы, ПДП, ППЗ и др.)	50—100 50—100 По сеть	1000 1000 :есквах	500 500 кин или	150—300 (но не менее трех проб) 150—300 по caMocTOJ	500 200 чтельнс	100-500 100 >й сетке 200'	50—100 100 К 200 м
Примечании 1. .Масса пробы для определения потери массы стальной трубки
не менее 1.5—2,0 кг, для химических Анализов водной вытяжки — нс менее 0.5 кг. Проба
воды на химический анализ не менее 1.5 л.
2. При исследованиях вдоль линий существующих коммуникаций точки наблюдений
должны находиться от них на расстоянии не более 3—4 м
3. Для отдельных зданий и сооружений отбирается не менее трех проб для каждого
вида исследований в пределах глубины заложения металлических конструкций.
КАМЕРАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Предварительный этап. Камеральные работы, особенно по круп-
ным объектам или объектам, находящимся в сложных инженерно-геологических
условиях, необходимо начинать в процессе полевых работ. На этой стадии состав-
ляются колонки, профили, разрезы, схемы, рабочие карты и т. д. Выделение
инженерно-геологических элементов проводится предварительно, без резуль-
татов лабораторных исследований, на основании описания керна. Специальное
или контрольное описание керна и визуальное выделение слоев является очень
важным моментом в процессе подготовки окончательных материалов, так как
внешний вид образцов (их цвет, свежий излом и г. п.), даже при хороших первич-
ных полевых описаниях, незаменим при выделении слоев. Использование резуль-
татов лабораторных исследований должно приводить к уточнению номенклатуры
пород, более дробному делению слоев, но не к изменению принципиального толко-
вания разреза, принятого во время полевых работ. На предварительных полевых
материалах проводится увязка уровней выделенных водоносных горизонтов.
На колонки и разрезы наносятся места отбора проб пород и воды, что позво-
лит провести в поле анализ равномерности и полноты опробования.
Зарисовки различных поверхностных проявлений (выходы на дневную по-
верхность пород и подземных вод, физико-геологические явления, морфологиче-
ские формы рельефа и т. д.) очень важны при окончательной камеральной обра-
ботке, особенно в тех случаях, когда полевые и камеральные работы ведутся раз-
ными специалистами.
190
Инженерно-геологические колонки. На колонках, составляемых по резуль-
татам горно-буровых работ и исследований состава н свойств пород, приводятся
все необходимые сведения, которые будут положены в основу составления раз-
резов. С целью упрощения графического оформления шапку колонки можно
оформить только для первой выработки, остальные колонки могут быть оформ-
лены без шапки.
В ряде случаев колонки можно заменять подробными послойными описа-
ниями, не требующими графического оформления.
Инженерно-геологические разрезы. Построение и ориентирование инженерно-
геологических разрезов и профилей проводятся по общегеологическим принци-
пам слева направо пли с запада на восток, если неизвестны контуры сооружений,
либо по направлениям контуров сооружений, заданных ориентированием гене-
рального плана проектируемых сооружений. Разрезы меридионального направле-
ния строятся с юга на север.
При составлении разрезов необходимо соблюдать следующие правила:
—	от максимальной дифференциации при полевом описании пород переходят
к обобщениям до уровня инженерно-геологического элемента. Все слои, для ко-
торых даются нормативные и расчетные характеристики показателей свойств
пород, группы сложности для разработки и т. д. должны быть выделены на раз-
резах;
—	описания и условные обозначения литологических типов, состава, состоя-
ния и свойств пород должны быть полностью увязаны с результатами полевых,
лабораторных исследований, геофизических работ и т. п.;
—	все места пересечений должны быть идентичными, все слон должны быть
четко согласованы с условиями их пространственного залегания;
—	на разрезах должны отражаться как существующие условия на момент
изысканий, так и возможные изменения условий, состояния и свойств пород
(например, прогноз изменения уровня грунтовых вод, влажности, консистен-
ции и т. п.);
—	на разрезах наносится как точечная информация (места отбора проб,
точки испытаний и т. и.), так и непрерывная и обобщенная информация (графики
статического зондирования, результаты каротажных работ, обобщенные показа-
затели физико-механических свойств пород и т. п.);
—	принятые обозначения, номенклатура пород, наименование состояния
и т. п. должны соответствовать классификациям тех нормативных документов,
по которым будет проводиться проектирование строительства. В этом отношении
разрезы, составляемые, например, для проектирования объектов промышленного
и гражданского строительства, должны отличаться от разрезов, составляемых по
результатам дорожных изысканий;
—	разрезы должны быть легко и однозначно читаемы. Мелкие литологиче-
ские признаки, которые не имеют значения в освещении инженерно-геологиче-
ских условий, не показываются;
—	горизонтальный масштаб разрезов и профилей принимается по масштабу
карты, плана или по масштабу проектного решения оснований и фундаментов.
Вертикальный масштаб по отношению к горизонтальному принимается обычно
1:10 при горизонтальном залегании слоев и I : 5 — при наклонном залегании.
Обработка результатов исследований состава
и свойств пород и вод. Результаты исследований заносятся либо
в специальный паспорт, либо в сводную ведомость. В первом случае имеет место
графическо-цифровое отображение результатов, во втором — только цифровое.
В сводной ведомости породы группируются по возрасту (сверху вниз),
ио генетической и фациальной принадлежностям для одновозрастных пород и
далее по литологическим разновидностям согласно принятым классификациям.
В тех случаях, когда в пределах одной литологической разновидности можно
вести более дробное деление по консистенции (для глинистых пород) или по плот-
ности (для песчаных), такое деление проводится сразу же на сводных ведомостях.
Статистическая обработка результатов и с с л е-
Дова и и й. Статистическая обработка проводится с целью выявления однород-
ности распределения показателей свойств в пределах выделенного инженерно-
геологического элемента, определения «отскоков» и вычисления нормативных и
191
расчетных показателен характеристик пород в соответствии с требованиями
ГОСТ 20522-75.
Вначале осуществляется статистическая обработка физических свойств по-
род. Изучается пространственная изменчивость следующих показателей:
для глинистых пород—характеристик пластичности, коэффициента пори-
стости п влажности;
для песчаных пород — зернового состава, коэффициента пористости и влаж-
ности;
для крупнообломочных пород— состава обломков, общей влажности и влаж-
ности заполнителя.
Дополнительно можно использовать и другие показатели* (например, проч-
ность на одноосное сжатие, глубину погружения конуса и т. д.), а также резуль-
таты динамического и статического зондирований, геофизических методов и т. д.
Потом при помощи графиков рассеяния и нанесения значений показателей
ла разрезы и планы определяют, есть ли какая-либо закономерность в распределе-
нии этих показателей в пространстве (по глубине — при большой мощности слоя
и в плане — при значительных размерах площадок исследования).
Если в пределах предварительно выделенного инженерно-геологического эле-
мента распределение значений показателей носит случайный характер, то при-
ступают к статистической обработке результатов, а если обнаружено закономер-
ное распределение минимальных или максимальных значений показателей по глу-
бинам или по площади в пределах одного и того же литологического типа пород,
то делается попытка дальнейшего расчленения элемента на более дробные части.
Статистическим пределом дробимости инженерно-геологического элемента
принято считать достижение такой совокупности показателей пористости, влаж-
ности и пластичности, при которых коэффициент изменчивости не превышает
0,15. В тех случаях, когда оценку однородности необходимо проводить по пока-
зателям механических свойств пород, однородным будет считаться такой слой,
в котором коэффициент изменчивости этих показателен не превышает 0,30.
Особо следует рассмотреть такие случаи, когда закономерность в распределе-
нии значений показателей физических свойств пород не обнаружена, а их коэф-
фициент вариации превышает 0,15. При этом дополнительное дробление инже-
нерно-геологического элемента невозможно и необходимо отбросом наиболее
«опасных» значений показателей (например, меньших значений коэффициентов
пористости, влажности, больших значений показателей прочностных свойств
н т. д.) добиться их соответствия с допустимыми значениями коэффициента из-
менчивости, считая, что в пределах выделяемого элемента имеются более прочные
образцы, но выделить по ним более прочный слой (подслой) невозможно.
Простейшая статистическая обработка заключается в определении: средней
арифметической величины, среднего квадратического отклонения и коэффициента
вариации.
Средняя арифметическая величина Д — это сумма значений какого-либо из
показателей Ait разделенная на их число п, Если все показатели (после отбросов
«отскоков») приняты в расчет, то средняя арифметическая величина вычисляется
по формуле
Среднее квадратическое отклонение о — это мера колеблемости показателей;
вычисляется как средняя квадратическая величина отклонений вариантов от их
среднего арифметического значения
Среднее квадратическое отклонение имеет ту же размерность, что и сам по-
казатель. Иногда среднее квадратическое отклонение называют стандартом.
192
Коэффициент вариации v — это относительная (безразмерная) величина,
служащая для характеристики изменчивости признаков; вычисляется как отно-
шение абсолютных Значений среднего квадратического отклонения а к средней
арифметической величине А
о
V t= -=-•
А
Коэффициент вариации выражается как в долях единицы, так и в процентах.
При количестве определений показателя менее 25 (малые выборки) необхо-
димо вычислять смещенную оценку среднего квхэдратичсского отк гонения псм
асм = 1/'
Среднее квадратическое отклонение о можно вычислять экс пресс-методом
используя величину размаха /?, равную разности максимального Лрих и мини-
мального Л min значений показателя
R ^шах — -^mln
k - ft ’
где k — коэффициент, зависящий от объема выборки; принимается по табл. 156.
Таблица 156
Значения коэффициента k (по Н. А. То локон неву)
л	0	I	2	3	4	5	Ь	7	8	9
0	—			- -	1.13	1,69	2,06	2,33	2,53	2,70	2,85	2,97
10	3,08	3,17	3,26	3,34	3,41	3.47	3,53	3,59	3,64	3,69
20	3,73	3,78	3,82	3,86	3,90	3,93	3,96	4,00	4,03	4,06
30	4,09	4,11	4,14	4,16	1,19	4,21	4,24	4,26	4,28	4,30
40	4,32	4,34	4,36	4,38	4,40	4,42	4,43	4,45	4,47	4,48
50	4.50	4,51	4,53	4,54	4,56	4,57	4.59	4,60	4.61	4,63
60	4,64	4,65	1,66	4.68	4,69	4,70	4.71	4,72	4,73	4,74
70	4,75	4.77	4,78	4,79	4,80	4,81	4.82	4,83	4,83	4,84
80	4,85	4.86	1,87	4.88	4,89	4.90	4,91	1,91	4,92	4,93
90	4,94	4,95	4,96	4,96	4,97	4,98	4,99	4,99	5,00	5,01
Так как предельное значение коэффициента вариации в соответствии
с ГОСТ 20522—75 равно 0,05, рассмотренную выборку можно считать однородной
по значениям показателя плотности. Если бы значение коэффициента вариации
превысило 0,05, то путем отбросов крайних значений (преимущественно макси-
мальных значений плотности) следовало бы выборку довести до значения коэф-
фициента вариации не более 0,05 н вычислить новую среднюю арифметическую.
Исключение крайних значений. Вначале следует исклю-
чить грубые «отскоки», ошибочные определения и т. н. Анализируется и прово-
дптся исключение частных значений с целью удовлетворения средней арифме-
тической величины требованиям к формативным показателям.
Исключения проводятся по формуле, удовлетворяющей условию
Я .1/ <C*v Осм»
где v — статистический критерий, зависящий от числа определений при дву-
сторонней доверительной вероятности cz = 0,95. Этот критерии содержится
в ГОСТ 20522—75 и в справочнике' по математической статистике.
7 Солодухин М. А, и ДР.	19
Суть метода исключения крайних показателей заключается в том, что сред-
нее значение показателя, принимаемого в качестве нормативного, должно от-
стоять от них на величину от 2<усм до За (в зависимости от числа определений).
При отсутствии таблиц со значениями критерия v исключения проводят сле-
дующим образом: при числе определений до 6 отбрасывают все показатели, выхо-
дящие за пределы 2асм, при числе определений от 7 до 20 — все показатели,
выходящие за пределы 2,5асм, и при числе определений более 20 — показатели,
выходящие за пределы За.
На возможность исключения проверяется минимальное или максимальное
значение показателя, наиболее удаленное от среднего значения. При одинаковом
удалении исключают наиболее опасные значения (большую плотность, меньшую
влажность и т. д.).
После обработки всех исследуемых показателей составляется таблица фи-
зических свойств выделенного инженерно-геологического элемента.
Определение нормативных и расчетных значе-
ний показателей прочности. Нормативные значения угла вну-
треннего трения tg" и удельного сцепления сн вычисляют методом наименьших
квадратов по формулам
п	п п
п 2 xipi -2т' S л
и
п	п	п п
2	2	- 2 л 2 w
п	/ п \2	*
п 2 pi2 —	2 pi )
r=i	\<=i /
где Т/ — сопротивление сдвигу при нормативном давлении р[.
Для исключения возможности грубых ошибок в значениях при каждом
нормальном давлении Р/ проводится их проверка. При этом должно соблюдаться
условие | т — т/1 < vaCM, как это рассматривалось на примере исключения оши-
бочных определений показателей физических свойств. Кроме того, коэффициент
вариации для сопротивлений срезу при одном и том же уплотняющем давлении
не должен превышать 0,20—0,30.
Далее приступают к вычислению расчетных значений угла внутреннего
трения tg Фр и удельного сцепления ср для заданных уровней доверительных
вероятностей по формулам
tg фр = tg ф" — taOtg q>; С₽ = с" — ta.Cc
где /а — статистический коэффициент, зависящий от заданной односторонней
доверительной вероятности для числа степеней свободы k = п—2;
194
При испытаниях на сдвиг, когда величины вертикальных давлении рь
Ръ • ••» Pi распределены по оси абсцисс равномерно с интервалом Ар (Др =
= Pj+i — Pj\ j — L 2, 3, .... k) при одинаковом числе значений т для каждой
нагрузки р/, вычисление параметров tg ф и с рекомендуется проводить поболее
простым формулам:
яри k = 3
при k = 4
при k = 5
при k = 6
- 5f« +	+ Vi — T, — 3f2 — 5f! .
g1	35Др
для любого п
с = Т — р tg<P,
Теснота линейной связи проверяется при помощи коэффициента корреля-
ции л определяемого по формуле
п	п п
п 2 w — 2 pt 5
При г = I между величинами р и т имеет место функциональная зависимость;
при г = 0 линейная зависимость отсутствует; при г < 1 для оценки тесноты ли-
неной связи необходимо определить среднее квадратическое отклонение коэф-
фициента корреляции Т] по формуле
1 — г2
где п — число значений т (число точек опытов).
Если > 3, то линейную связь можно считать доказанной.
Особое внимание следует обращать на обоснованность отброса низких зна-
чении т. В этом случае необходимо рассмотреть возможность построения уравне-
ний т = р tg ср4- с для двух совокупностей с разными значениями Т; и попы-
таться выделить в пространстве слой с низкими значениями т.
Обработка результатов компрессионных испы-
тан и й. Результаты компрессионных испытаний обобщаются для слоя, одно-
родного по составу и физическим свойствам. Строится совмещенный график рас-
сеяния значений коэффициентов пористости е при различных нормальных на-
грузках. Вычисляются средние значения коэффициентов пористости для каждой
из нагрузок, причем обязательным условием является одинаковое количество
значений е для каждой из осредняемых ступеней давлений.
195
Модуль общей деформации для зависимости, близкой к линейной, вычис-
ляется по формуле
0---------а
где е —- коэффициент пористости грунта; р — коэффициент, зависящий от коэф*
фициента поперечной деформации р и принимаемый для песков за величину,
равную 0,8; для супесей — 0,74; для суглинков — 0,62 и для глин — 0,4; а —
коэффициент сжимаемости, вычисляемый по формуле
g = .ei~e*
Pi — Pi
где и е2 — коэффициенты пористости, соответствующие давлениям р} и р2.
В «Руководстве по проектированию оснований зданий и сооружений» (1977 г.)
рекомендуется вычислять модуль деформации в интервале давлений (1—2)* 10!> Па
и вводить корректировочные коэффициенты приближающие результаты ком-
прессионных испытаний к результатам испытаний грунтов штампами. В табл. 157
приведены значения корректировочных коэффициентов из руководства для гли-
нистых пород покровного, аллювиального, делювиального, озерного и озерно-
аллювиального происхождений четвертичного возраста при консистенции <
Таблица 157
Значения корректировочных коэффициентов т^
Вид грунта	Значения коэффициентов	при коэффициенте пористости е, равном						
	0,45	0,55	0,65	0,75	0.85	0,95	1,05
Супеси	4,0	4,0	3,5	3,0	2,0		
Суглинки	5,0	5,0	4,5 6,0	4,0	3,0	2,5	2,0
Глины	— \	—-		6,0	5,5	5,0	4,5
Примечание. Для промежуточных значений е допускается определять коэф-
фициент интерполяцией. Величины модуля деформации округляются до =±zl -10* Па
при значениях до 20-10* Па. до =t5-10* Па при значениях (20—100)-10* Па и до ±
±10*10* Па при значениях более 100*10* Па.
Состав отчета. Отчет по инженерно-геологическим работам состоит,
как правило, из текстовой части, графических и текстовых приложений. Необ-
ходимо добиваться строгой, лаконичной формы отчета и приложений.
Текстовую часть отчета рекомендуется составлять но следующим разделам.
Введение. В этой главе приводятся необходимые сведения о целях и основных
объемах выполненных работ, расхождениях с программой, сроках выполнения
работ, способах ликвидации выработок и т. д. Не рекомендуется давать полный
перечень участников работы, так как соответствующие исполнители должны
подписываться в определенных полевых и камеральных документах. Приводится
четкая схема увязки отдельных томов отчета, приложений и т. д.
Сведения о физико-географических условиях участка работ. Здесь дается
описание рельефа, геоморфологического строения, гидрологических условий,
краткая климатическая характеристика района и участка работ.
Геолого-литологическое строение. Описываются геолого-тектонические усло-
вия, геолого-литологическая характеристика, условия залегания пород и т. д.
Иногда этот раздел перегружается сведениями, не имеющими прямого отношения
к целевому назначению работ, однако полностью их исключать нельзя, так как
это не позволило бы правильно оценить инженерно-геологические условия участка
строительства.
196
Гидрогеологические условия. В этой главе приводятся сведения по вскрытым
водоносным горизонтам, их положению в пространстве, величинам напоров,
водопропускным свойствам пород; дается прогноз изменения уровней по есте-
ственным и искусственным условиям.
Физико-геологические процессы. Здесь описываются физико-геологические про-
цессы н явления в районе работ и непосредственно на участке; оценивается устой-
чивость территории, зданий и сооружений; рассматривается возможность акти-
визации процессов под влиянием строительства.
Методика и техника изысканий. Кратко описываются методика и техника
горно-буровых работ, опробования, полевых и лабораторных исследований, при-
чем для стандартизованных методов указывается наименование нормативного
документа, а для нестандартных методов излагается их суть.
Состав и физико-механические характеристики пород. В этой главе сумми-
руется информация по составу и физико-механическим свойствам пород для
каждого из выделенных инженерно-геологических элементов, полученная по
результатам лабораторных и полевых исследований; делается вывод о том, какие
из показателей могут быть приняты за окончательные. Оценка показателей свойств
пород проводится с учетом возможного изменения этих свойств под влиянием
строительства или меняющейся природной обстановки. Увязываются номенкла-
турные наименования пород, позволяйте их однозначно и идентично классифи-
цировать не только геологом, но и другими специалистами, принимающими уча-
стие в проектировании и строительстве.
Содержание раздела существенно зависит от вида проектируемого строи-
тельства и стадии изысканий. В разделе должны преобладать табличные
и графические приемы информации в форме, удобной для проектирования соору-
жений.
Агрессивные и коррозионные свойства воды и пород. Необходимость выделения
этих вопросов в отдельную главу вызвана особым разделом проектирования по
защите конструкций от агрессивного и коррозионного воздействий среды, выпол-
няемым часто субподрядной проектной организацией. Эти свойства среды необ-
ходимо районировать, т. е. строго определять зону их распространения в про-
странстве. Агрессивные свойства воды должны быть объяснены природным хими-
ческим составом или искусственными источниками загрязнения.
Инженерно-геологические условия строительства. В этой главе рассматри-
вается характеристика отдельных участков с точки зрения оптимальных вариан-
тов строительства и надежности эксплуатации зданий и сооружений; выбираются
варианты предотвращения и борьбы с неблагоприятными явлениями (опознями,
карстами, подтопляемостью территории и т. д.); оцениваются строительные
группы и способы разработки пород, а также другие условия, влияющие на методы
и стоимость строительства; проводится районирование территории по принципу
благоприятности инженер но-геологических условий.
Выводы. В выводах необходимо в конкретизированной форме дать обобщение
всей проделанной работе. Выводы должны содержать следующие необходимые
сведения:
—	общую оценку инженерно-геологических условий строительства;
—	рекомендации по выбору естественного основания, слоя для опирания
острия сван либо разбор различных вариантов оценки основания на разведан-
ную глубину;
—	рекомендации по антикоррозионной и антиагрессивной защите конструк-
ций;
—	защитные мероприятия от воздействия грунтовых вод с учетом прогноза
изменения их уровней;
—	итоговую таблицу нормативных и расчетных показателей свойств пород,
достаточную для проектирования оснований и фундаментов;
—	строительные группы пород, подлежащих разработке определенным
способом;
—	рекомендации по защите сооружений и борьбе с неблагоприятными явле-
ниями;
—	указания о необходимости бурения дополнительных скважин в котло-
ванах, испытания пробных свай, осмотр котлованов и выемок и т. д.;
197
— другие дополнительные рекомендации но методам, времени проведения
строительных работ и т. д., которые обязательно должны учитываться при
проектировании и строительстве.
При изысканиях под крупные объекты строительства накапливается большой
фактический материал, особенно при исследованиях с применением различных
методов. Необходимость анализа и сопоставления этих методов загромождает
отчет, затрудняет работу с ним. В таких случаях целесообразно разделить отчет
на два тома — том обоснований и том заключений об инженерно-геологических
условиях. Том обоснований содержит все необходимые выкладки, промежуточные
расчеты, анализ материалов, обоснования принимаемых решений и т. д. Этот
том предназначен для специалистов. Заключение включает только принятую ин-
формацию со ссылками на ее источник и предназначен для потребителя продук-
ции изысканий.
Глава VII
ПОЛЕВЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГОРНЫХ ПОРОД
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Преимущества полевых методов. Полевые исследования
в отличие от лабораторных выполняются непосредственно в условиях естествен-
ного залегания горных пород. Лабораторные исследования ведутся на образцах,
отбираемых нз скважин, шурфов, строительных котлованов и других выработок.
Несмотря на все меры предосторожности, предпринимаемые в процессе отбора
образцов с целью сохранения их естественного строения, в лаборатории все же
испытывается порода с частично нарушенным сложением. Структура породы на-
рушается во время отбора образца, при его хранении и транспортировке, а также
при обработке в лаборатории.
В таких породах, как крупнообломочиые, рыхлые песчаные и глинистые те-
кучей консистенции монолит отобрать практически очень трудно. Поэтому един-
ственным источником информации о деформационных и прочностных характери-
стиках этих пород являются полевые исследования.
К преимуществам полевых методов относится также возможность изучения
сравнительно большого по объему массива горных пород.
Недостатки полевых методов. Изучение свойств горных
пород проводится в условиях, существующих в момент опыта. Это не позволяет
полностью учесть различные явления, связанные с изменением естественной об-
становки: например, колебания уровня подземных вод, развитие физико-геоло-
гических процессов и т. п. Полевые исследования не позволяют также учесть
изменения условии, вызванные воздействием строящихся зданий и сооружений.
К другим недостаткам относятся: дороговизна и длительность производства
многих полевых опытов по сравнению с лабораторными; невозможность в ряде
случаев производства большого числа опытов, достаточного для статистического
анализа; недостаточная теоретическая разработка некоторых методов.
Наиболее целесообразно проводить полевые исследования в комплексе
с лабораторными, не противопоставляя эти методы.
Классификация полевых методов. В настоящее время
существует множество полевых методов исследования горных пород, классифи-
кация которых приведена в табл. 158. Из перечисленных в таблице методов наи-
более широкое применение в практике инженерно-геологических изысканий
получили динамическое и статическое зондирование, испытание пород штампами,
прессиометрня, вращательный срез, испытание пород сваями. В настоящее время
все шире применяются геофизические методы исследований.
Ла ряд методов разработаны государственные стандарты (табл. 159).
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ
ПОРОД
Проведение анализа подразделяется на три этапа: грохочение
крупных частиц; ситовой анализ песчаных частиц; анализ пылеватых и глинистых
частиц.
Грохочение проводится в полевых условиях, ситовой анализ, а также анализ
пылеватых и глинистых частиц — в лаборатории.
Рассев крупных частиц осуществляется на грохоте через сита с круглыми
отверстиями. Размер отверстий зависит от принятой для тех или иных целей
199
Таблица 158
Классификация полевых методов исследования состава
и свойств горных пород
Наименование метода	Породы	Получаемая информация
Методы. основанные на непосредственном измерении объема и массы
Гранул ометри чески й
анализ крупных проб
Определение плотно-
сти (объемной массы) по-
роды замером объема и
массы
Методы, основанные
Зондирование:
динамическое (удар-
ное и ударно-вибрацион-
ное)
статическое
крупноразмерное
Испытание статиче-
скими нагрузками (штам-
пами)
Замачивание пород в
котловане
Прессиометрня
Испытание на срез
Искиметрия
Испытание натурных
свай
Крупнообломочные
Любые
на механическом воздейсп
Песчаные, глинистые
То же
»
Крупнообломочные,
песчаные, глинистые
Просадочные и набу-
хающие
Глинистые, реже пес-
чаные
Крупнообломочные,
песчаные, глинистые
Песчаные, глинистые
Любые
Гранулометрический
состав
Плотность (объемная
масса) пород
на горные породы
Выделение инженерно-
геологических элементов,
приближенные физико-
механические характе-
ристики
То же, несущая способ-
ность свай
То же
Деформационные ха-
рактеристики
То же
»
Прочностные характе-
ристики
То же, выделение ин-
женерно-геологических
элементов
Несущая способность
свай
Методы, основанные на измерении естественных и наведенных
физических полей (геофизические методы) *
Методы, основанные на механическом воздействии на горные
породы и измерении физических полей
Пенетрационный ка-
ротаж
Песчаные, глинистые
Выделение инженерно-
геологических элемен-
тов, физико-механические
характеристики, несу-
щая способность сван
• См. табл. 188, п. 2.
200
Таблица 159
Государственные стандарты на выполнение полевых исследований
Государственный стандарт
ГОСТ 19912—74 «Грунты. Метод полевого испыта-
ния динамическим зондированием»
ГОСТ 20069—74 «Грунты. Метод полевого испы-
тания статическим зондированием»
ГОСТ 12374—77 «Грунты. Метод палевого испы-
тания статическими нагрузками»
ГОСТ 23253—78 «Грунты. Методы полевых ис-
пытаний мерзлых грунтов»
ГОСТ 20276—74 «Грунты. Метод полевого опре-
деления модуля деформации прессиометрами»
ГОСТ 21719—80 «Грунты. Методы полевых испы-
таний на срез в скважинах и в массиве»
ГОСТ 23741—79 «Грунты. Методы полевых испы-
таний на срез в горных выработках»
ГОСТ 5686—78 «Сваи. Методы полевых испыта-
ний»
ГОСТ 23061—78 «Грунты. Методы радиоизотопно-
го определения объемного веса»
Мето
Динамическое зондиро-
вание
Статическое зондиро-
вание
Испытания статически-
ми нагрузками (штампа-
ми)
Испытания мерзлых по-
род статическими нагруз-
ками (горячим штампом)
Прессиометрические
испытания
Испытания на срез в
буровых скважинах
Испытания на срез п
горных выработках
Испытание свай
Радиоизотопные иссле-
дования
номенклатуры пород. Сита располагают одно под другим в последовательности
от сит с крупными отверстиями (вверху) к ситам с мелкими отверстиями (внизу).
Перед рассевом грунт предварительно просушивают и взвешивают. Масса пробы
для грохочения должна быть не менее 100—500 кг в зависимости от крупности
обломков.
В результате рассева выделяются несколько фракций. Разделенные фракции
взвешивают на весах и затем вычисляют их содержание в грунте. Самую мелкую
фракцию квартуют и отбирают из нее навеску 1,5—3,0 кг, которую направляют
в лабораторию для анализа песчаных, пылеватых и глинистых частиц.
Подсчет содержания фракций производится по формуле
сф = g Q-100 %,
ГДС Гф — содержание отдельных фракций, %; g—масса данной фракции, кг;
Q — общая масса пробы до грохочения, кг.
После лабораторных определений содержания частиц необходимо выпол-
нить пересчет на общий гранулометрический состав.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ (ОБЪЕМНОЙ МАССЫ)
КРУПНООБЛОМОЧНЫХ ПОРОД
Метод налива. Работа по определению плотности этим методом вы-
полняется в следующей последовательности. Проходят шурф размером от 0,5 X
X 0,5X0,5 до 1X1X1 м; потом взвешиванием на технических весах грузоподъем-
ностью до 50 кг определяют массу (т) извлеченной из шурфа породы с точностью
до 0,1 кг. В шурф укладывают тонкую полиэтиленовую пленку и наливают воду.
Объем воды (I) в процессе налива замеряют с точностью до 0,1 м3.
Плотность породы подсчитывают по формуле
Р = m/v т/м3 (г/см3)»
201
Метод мерного сосуда. Определение плотности этим методом
проводится в следующей последовательности. Проходят шурф размером от 0,5 X
X 0,5 X 0,5 до IX IX 1 мн определяют массу (т) извлеченной из него породы.
В мерный сосуд (куб, цилиндр) размером, близким к размерам шурфа, засыпают
сухой средиезсрннстый песок, не содержащий крупных включении. Потом по-
верхность песка в сосуде выравнивают и по нанесенной на его стенке шкале
отмечают объем песка Далее песком из этого сосуда выстилают дно шурфа
к устанавливают в него сам сосуд с таким расчетом, чтобы его верхний край на-
ходился вровень с поверхностью шурфа. Зазоры между стенками шурфа и со-
судом также заполняют песком из сосуда. Потом сосуд извлекают и отмечают
объем оставшегося в нем песка (И2). Объем шурфа (И) определяют суммированием
объемов мерного сосуда (Иэ) и песка, отсыпанного на дно шурфа и в зазоры (Kj—
1?). Плотность породы определяют по формуле, аналогичной методу налнва.
ЗОНДИРОВАНИЕ
Методы зондирования. К методам зондирования относится
динамическое зондирование (ударное и ударно-вибрационное), статическое и
крупноразмерное.
Цель испытаний. Зондирование выполняется для выделения ин-
женерно-геологических элементов (мощности, границы распространения отло-
жений различного состава и строения); определения однородности пород по
площади и глубине; выяснения глубины залегания кровли скальных и крупно-
обломочных пород; приближенной оценки физико-механических характеристик
пород (плотности сложения, угла внутреннего трения, модуля деформации
и т. д.); определения степени уплотнения и упрочнения во времени искусственно
сложенных (насыпных и намывных) грунтов; изучения пространственной измен-
чивости пород и выбора мест расположения опытных площадок для этой цели.
Кроме того, статическое и крупноразмерное зондирование позволяют выяснить
несущую способность свай.
Число и размещение точек зондирования. При
изысканиях на выбранной площадке строительства точки зондирования, как
правило, совмещены со створами горно-буровых выработок. Обычно назначают
не менее 6 точек динамического или статического зондирования для каждого основ-
ного геоморфологического элемента или характерного инженерно-геологического
участка (СН 225-79).
При изысканиях для проектирования зданий и сооружений зондирование
производят в пределах их контуров пли на расстоянии от контуров не более 5 м.
Для получения данных для сопоставления часть точек зондирования располагают
на расстоянии I—5 м от скважин (шурфов), в которых производят отбор моноли-
тов для лабораторных исследований и выполняют другие полевые исследования
пород. От испытываемых свай точки зондирования располагают не ближе
2 м.
При изысканиях под здания и сооружения па свайных фундаментах в соот-
ветствии с требованиями СНиП 11-17-77 назначают не менее пяти зондирований
для каждого здания иля сооружения.
Крупноразмерное зондирование намечается, как правило, в местах, где
по данным динамического или статического зондирования и бурения скважин
геологические условия наименее благоприятные, а также в зонах наиболее на-
груженных фундаментов. Количество испытаний для каждой конкретной глубины
должно быть не менее трех.
Подготовка к и с п ы т а и и ю. В состав подготовительных работ
входят:
—	вынос в натуру точек зондирования;
—	горизонтальная планировка площадки;
—	проверка вертикальности установки мачты;
—	проверка прямолинейности звеньев (штанг) зонда;
—	проверка степени износа наконечника зонда;
— проверка соответствия параметров применяемого оборудования установ-
ленным стандартам.
202
Ликвидационные работы. По окончании испытании образо-
ванную в результате зондирования скважину тампонируют грунтом и закрепляют
внаком с соответствующей маркировкой. После этого производят планово-вы-
сотную геодезическую привязку точки зондирования.
Динамическое зондирование
Условия применения. В соответствии с ГОСТ 19912—-74 метод
применяется для испытания немерзлых песчаных и глинистых пород с содер-
жанием крупиообломочного материала до 40%. Глубина зондирования 20 м.
В водонасыщенных пылеватых песках динамическое зондирование допускается
выполнять лишь по специально разработанной методике при проведении экспе-
риментальных работ. Это ограничение связано с тем, что в процессе динамиче-
ского зондирования пылеватые водонасыщенные породы разжижаются, в резуль-
тате чего получают заниженные значения их плотности. Специальная мегодика
в каждом конкретном случае должна учитывать это явление.
Сущность метода. Динамическое зондирование заключается в за-
бивке зонда в породу и замере сопротивления породы его внедрению. В зави-
симости от условий передачи ударов на погружаемый зонд различают ударное
зондирование и ударно-вибрационное.
Преимущества и недостатки метода. Метод прост по
своей технологии и применяемому оборудованию. Испытания проводятся в сжатые
сроки и не требуют больших затрат материальных и трудовых ресурсов. В случае
простых инженерно-геологических условий динамическое зондирование позволяет
сократить объем буровых работ.
Достоинством динамического зондирования является и то, что этот метод
позволяет охарактеризовать породы по всей глубине исследуемой толщи в отли-
чие от многих других методов полевых исследований, позволяющих получать
только выборочные данные в отдельных точках исследуемого разреза.
Недостаток метода — в приближенности определяемых характеристик пород.
Поэтому динамическое зондирование относится к сопутствующему методу, хотя
в ряде случаев, например ври изучении водонасыщенных песков, когда отбор мо-
нолитов практически невозможен, а статическое зондирование неприменимо из-за
недостаточного усилия вдавливания установки, динамическое зондирование ста-
новится единственным источником информации о свойствах пород.
Оборудование. В комплект оборудования установок динамического
зондирования входят:
—	зонд (разъемная трубчатая штанга) с коническим наконечником;
—	ударное устройство (молот или беспружинный вибромолот);
—	опорная рама с направляющими стойками;
—	измерительное устройство.
Для ударного зондирования применяют три типа оборудования (табл. 1G0).
Тип оборудования выбирают в зависимости от условного динамического сопро-
тивления пород, предварительно определяемого по данным бурения или фондо-
вым материалам.
Основные параметры оборудования динамического зондирования приведены
в табл. 161.
Таблица 160
Типы оборудования ударного зондирования
Оборудован ><с	Условное дина- мическое сопро- тивление 10» Па	Удельная энер гня падающего-' молота А. Н/см
Легкое Основное Тяжелое	7 7—175 >175	300 1100 2800
203
Таблица 161
Рекомендуемые параметры оборудования динамического зондирования
Состав оборудования	Ударное			Ударно- внбра- цнонмое
	легкое	основное	тяжелое	
1. Наконечник зонда (конус):				
угол при вершине, градус	60	60	60	60
диаметр основания, мм 2. Штанга зонда:	74	74	74	100
диаметр, мм	42	42	42	63,5
длина звена, м (не менее) 3. Ударное устройство:	1.0	1.0	1.0	1.5
масса молота (вибромолота), кг	30	60	120	350
высота падения молота, см	40	80	100	— —
максимальный ход ударной час- ти, см		——	——	13,5
частота ударов в мин 4. Измерительное устройство:	20—50	15—30	15—30	300—1200
цена деления шкалы, см	1±0,1	1±0,1	1±0,1	
интервал определения средней скорости, см	—	 — '	—-	50
точность измерения скорости	 —	—' 		±0,1
Примечание. I. Допускается изменять высоту падения молота при сохране-
нии величины А согласно табл. 160. 2. Увеличение длины звена штанги следует произво-
дить до размеров, кратных 0,5.
Для производства ударного зондирования серийно выпускается установка
УБП-15М конструкции Гидропроекта. Эта установка позволяет зондировать
породы до глубины 20 м и, кроме того, бурить скважины ударным способом
до глубины 15 м.
Кроме установок УБП-15М для забивки зонда применяют установки
УГБ-50М, БУЛИЗ-15, БУКС-ЛГТ и др. К этим установкам изготовляют такнеже
навесные приспособления, как и у установки УБП-15М.
Применяют и другие конструкции навесных приспособлений. Техническая
характеристика установок ударного зондирования приводится в табл. 162.
Для производства ударно-вибрационного зондирования обычно применяют
буровую установку ЛВБ-2М.
Проведение и с п ы т а н и и. Ударное зондирование выполняется
путем последовательной забивки зонда в грунт свободно падающим молотом.
При этом фиксируется глубина погружения зонда от определенного числа ударов
молота (залога).
Число ударов в залоге принимают в зависимости от состава и состояния пород
в пределах 1—20 исходя из глубины погружения зонда за залог 10—15 см. Чем
плотнее порода, тем больше число ударов в залоге, и наоборот.
Ударное зондирование выполняется непрерывно до достижения заданной
глубины или до остановки зонда. Зондирование прекращают также в случае,
если величина погружения зонда составляет 2—3 см за 10 ударов. Перерывы
в забивке допускаются только для наращивания штанг и для измерения глубины
погружения зонда.
Ударно-вибрационное зондирование выполняется путем последовательной
забивки зонда вибромолотом с записью скорости погружения зонда. Зондирова-
ние производят непрерывно до заданной глубины или до резкого уменьшения
скорости зондирования (менее 1 см/с).
204
Таблица 162
Техническая характеристика установок ударного зондирования
Характеристика установки	УБП-15М «Гидро- проект»	НАП-10 «Энергосеть- проект» на базе БУЛИЗ-15	АДЗ-10-15 «К иевгн про- транс» на ба- зе Б У КС-Л ГТ	АДЗ-2Т-25 «Киевгнпро- транс» на базе БУКС-ЛГТ	АДЗ-ЗЛ-8 «Кнев- гипро- транс»
Глубина зонди- рования Тип оборудова- ния	20	10 Основное	15	25 Тяжелое	8 Легкое
Масса молота, кг	G0	60	60	120	30
Высота падения молота, см	80	80	80	100	40
Мощность при- водного двигателя, кВт	5,8	Привод от автомобиля	5,8	5,8	2,2
Мсса установки, кг	1100	140	450 (вместе с БУКС-ЛГТ)	600 (вместе с БУКС-ЛГТ)	50
Примечание. 1. Сбрасывание молота автоматическое. 2. Подъем молота
УБП-15М производится включением лебедки, у других установок — автоматически.
В процессе зондирования необходимо постоянно осуществлять контроль
вертикальности забивки зонда. При наращивании очередного звена зонд при по-
мощи штангового ключа проворачивают вокруг осн по часовой стрелке. Затрудне-
ния при проворачивании зонда (крутящий момент 5—15 кН-см) свидетельствуют
о возникновении сил трения о грунт. Значительное сопротивление (крутящий
момент свыше 5—15 кН-см) свидетельствует об искривлении зонда. В этом слу-
чае испытание прекращают, зонд извлекают на поверхность и испытание повто-
ряют заново на расстоянии 2—3 м от прежней точки зондирования.
Проведение испытаний на акватории. Динамическое
зондирование является одним из немногих полевых методов, который может
с успехом использоваться при исследовании отложений морского дна.
При выполнении динамического зондирования с воды комплект оборудования
дополняется направляюще)! колонной труб диаметром не более 89 мм, которая
предохраняет зонд от сильного искривления и смещения в сторону (рис. 7). Верх-
ний конец направляющей колонны закрепляют на плавучем основании трубным
хомутом, а нижний погружают в грунт на 0,5—1,5 м.
Если работы ведутся в условиях приливно-отливных колебаний, то длина
направляющей колонны выбирается равной глубине моря в полный отлив. Во
время прилива колонна отрывается от донных грунтов, а с отливом вновь опи-
рается на дно.
Фиксируя глубину погружения зонда, необходимо учитывать колебания
уровня моря. Глубина погружения зонда ft определяется как разность между
длиной зонда I. и расстоянием от поверхности дна до верха зонда Н. Отсчет вег
личины // осуществляется с помощью простейшего приспособления, которое
представляет собой размеченный па метры трос, перекинутый через блок. К одному
концу троса крепится груз, опущенный на дно, а к другому — противовес. При
перемещении установки в вертикальной плоскости вместе с изменением уровня
моря трос остается в натянутом состоянии и с него в любой момент можно снять
отсчет величины Н (см. рис. 7).
Ввиду того, что при зондировании очень важно точно фиксировать глубину
погружения зонда, работы проводятся при отсутствии волнения.
205
Обработка результатов испытаний. Выполняется на
основании записей в журнале динамического зондирования или на лепте само-
писца.
При ударном зондировании условное динамическое сопротивление Рл вы-
числяют по формуле
Рд = kM>n/h,
Рис. 7. Схема морской установ-
ки динамического зондирования:
/ — конус; 2 — штанги; 3 — на-
правляющая колонна обсадных
труб; 4 — плавучее основание; 5 —
молот; б — измерительное устрой-
ство
где k — коэффициент учета потерь энергии при ударе молота, определяемый по
табл. 163; Л — удельная кинетическая энергия падающего молота, Н/см, опре-
деляемая по табл. 160; Ф — коэффициент
учета потерь энергии на трепне штанг о
грунт, вводимый в случае затруднения при
повороте зонда (крутящий момент 5—
15 кН-см); п— количество ударов в за-
логе; h — глубина погружения зонда за
залог, см.
^Коэффициент Ф определяют по данным
двух сопоставляемых испытаний, в одном
из которых зондирование проводится в раз-
буриваемой по интервалам скважнпе. При
наличии результатов исследований, выпол-
ненных на участках с аналогичными ин-
женерно-геологическими условиями, допу-
скается использовать значения коэффи-
циента Ф, полученные на этих участках. До-
пускается также для ориентированных рас-
четов использовать значения коэффициен-
та Ф, приведенные в табл. 164.
При ударно-вибрационном зондирова-
нии условное динамическое сопротивление Рд
вычисляют по формуле
Рд = 2240-Кв/И,
где V — скорость ударно-вибрационного
зондирования, см/с; Ка—коэффициент учета
потерь энергии, определяемый по табл. 165.
После подсчета величин условного
динамического сопротивления строят
непрерывный ступенчатый график изме-
нения по глубине значений Рд (рис. 8).
По оси абсцисс откладывают значения Рд, а по оси ординат — глубину зондирова-
ния. График строят в масштабе: Рд — в 1 см 20-105 Па, глубина зондирования —
Таблица 163
Значения коэффициента k учета
потерь энергии при ударе молота
Интервал зон- дирования, м	Оборудование		
	лег- кое	основ- ное	тяже- лое
0,5—1,5	0,49	0,62	0,72
1,5—4,0	0,43	0,56	0.64
4,0—8.0	0,37	0,48	0,57
8,0—12,0	0,32	0,42	0,51
12,0—16,0	0,28	0,37	0,46
16,0—20,0	0,25	0,34	0,42
Таблица 164
Значения коэффициента Ф учета
потерь энергии на трение штанг
о грунт
Интервал зон- дирования. м	Грунты	
	песчаные	глинистые
0,5—1,5	1.0	1.0
1,5-4,0	0,92	0,83
4,0-8,0	0,84	0,75
8.0—12,0	0,76	0,67
12,0—16,0	0,68	0,59
16,0—20,0	0,60	0,50
206
Таблица 165
Значения коэффициента /?и
учета потерь энергии при
ударно-вибрационном
зондировании
Интервал зон-
дирования, м
0—1,5
1,5—6,0
6,0-12,0
12,0—20,0
0,74
0,70
0,68
0,62
Т а блица 166
Плотность сложения неводонасыщенных
песков по данным ударно-вибрационного
зондирования (по РСН-13-76, Госстрой БССР)
Пески	Скорость погружения зонда (сы/с) в зависимости от глубины зондирован ня			
	1—2 м	2—6 м	6—12 м	12—20 ы
Плотные		4	^^3	^^^2
Средней плот-	5—20	4—15	3—10	ко 1 о
кости Рыхлые	>20	>15	>10	^^6
Рис. 8. Пример графика динамического зондирования:
/ — супеси; 2 — суглинки; 3 — глины
1 : 100, Потом значения по графику осредияют и вычисляют средневзвешенные
показатели зондирования для каждого инженерно-геологического элемента.
На основании данных зондирования определяют плотность сложения песков
(см. табл. 115 и 166) и ориентировочные значения физико-механических харак-
теристик пород (СН 448-72). Эти значения можно использовать для выбора типов
фундаментов, а также для проектирования оснований и фундаментов зданий и
207
сооружений 111 и IV классов. Для проектирования оснований и фундаментов зда-
ний и сооружении lull классов полученные значения должны уточняться для
конкретного участка на основе сопоставления данных зондирования с резуль-
татами исследования свойств пород лабораторными в полевыми методами.
Статическое зондирование
Условия применения. В соответствии с ГОСТ 20069—74 ста-
тическое зондирование применяется для испытания песчаных и глинистых по-
мерзлых пород с содержанием частиц крупнее 10 мм (галька, валуны) до 25 %.
Сущность метода. Статическое зондирование производится вдавли-
ванием зонда в породу с одновременным измерением непрерывно или через за-
данные интервалы по глубине показателей сопротивления породы.
Преимущества и недостатки метода. Статическое
зондирование — это один из наиболее эффективных и общепризнанных методов.
Основные его преимущества — быстрота опыта, надежность результатов, широкие
возможности для механизации и автоматизации работ.
К недостаткам метода следует отнести ограниченную по сравнению с дина-
мическим зондированием глубину погружения зонда в плотных породах, а также
необходимость восприятия реактивного усилия вдавливания, что осложняет вы-
полнение работ.
Оборудование. В комплект оборудования входят следующие узлы:
зонд, механизм для вдавливания и извлечения зонда, измерительное устройство.
Основные параметры оборудования приведены в табл. 167.
Таблица 167
Рекомендуемые параметры оборудования статического зондирования
Состав оборудования	Легкое	Основное	Тяжелое
1. Наконечник зонда (конус):			
угол при вершине, градус	60	60	60
диаметр основания, мм	36	36	36
площадь основания, сма 2. Штанга зонда:	10	10	10
диаметр, мм	36	36	36
длина звена, м (не менее) 3. Муфта трения:	1.0	1.0	1.0
диаметр, мм	36	36	36
длина муфты, м 4. Вдавливающее устройство:	0,31	0,31	0,31
скорость вдавливания, м/мин	1 ,о±о,.з	1,0±0,3	1,0±0,3
скорость извлечения, м мин	П(	5 ограничивается	
усилие вдавливания, 104 И 5. Измерительное устройство:	До 5	5—10	Более 10
диапазон измеряемого удельного сопротивления грунта под кону- сом зонда, 105 Па	5-100	10—300	10-500
диапазон измеряемого сопротив- ления грунта на боковой поверх- ности зонда, 10* Н	0,05—1	0,1—3	0,2-6
диапазон измеряемого удельного сопротивления грунта на участке боковой поверхности (муфте трения)зоида, 105 Па	0,02—1	0,05—2	0,1—5
Примечав и е. Для аонда, имеющего муфту трения, диаметр штанги назна-
чается по конструктивным соображениям.
208
Установки для статического зондирования подразделяются на два типа
в зависимости от способа измерения сопротивления трения породы: по всей бо-
ковой поверхности зонда и на ограниченном участке боковой поверхности, при-
мыкающем к конусу зонда (муфта трения).
Установками первого типа замеряют общее сопротивление вдавливанию зонда
(лобовое и боковое) и сопротивление погружению конуса (лобовое). Установками
второго типа замеряют раздельно боковое и лобовое сопротивления.
К установкам первого типа относятся С-979, УСЗК-З, УСЗК-73В. СП-59;
к установкам второго типа — С-832 (табл. 168).
Таблица 168
Техническая характеристика установок статического зондирования
Тип установки	Глу- бина зонди- рова- ния, м	Регистрирующая аппаратура	Устройства для восприятия реак- тивных усилий	Масса уста- новки. т
С-979 (Фундамент- проект)	20	Манометр, ди- намометр	Анкерные сваи	0,57
С-832 (НПИпромстрой, г. Уфа)	20	Самописцы	Анкерные сваи и автомобиль	2.6 (без авто- мобиля)
УСЗК-З (УралТИСИЗ)	15	Динамометр	Анкерные сваи	0,3
УСЗК-73В (УралТИСИЗ)	20	Гидравличе- ский динамометр	То же	0.3
СП-59 (Фупда- ментпроект)	20	Измерительная головка	Центральная ан- керная свая с про- ходным отверстием	1,0 (без трак- тора)
Пенетрометр- приставка к УГБ-50М (ПНИИИС)	20	Манометр, тен- зодатчик	Шнековые ко- лонны	0,4
Примечание. Максимальное усилие вдавливания установок составляет 10* Н.
Проведение испытаний. Зондирование осуществляется путем
задавливания зонда в породу. При этом местоположение каждого звена зонда
должно соответствовать положению при тарировочной сборке. Скорость погру-
жения сохраняется постоянной.
При испытании установками типа С-979 с измерением общего сопротивления
показания приборов регистрируются визуально через каждые 10 см погружения
зонда или непрерывной системой записи.
При испытании установками типа С-832 с раздельным измерением бокового и
лобового сопротивлений регистрация может осуществляться как при непрерыв-
ном вдавливании зонда (зондирование без стабилизации), так и при неподвижном
зонде в состоянии предельного равновесия (зондирование со стабилизацией).
Зондирование со стабилизацией применяется в точках, расположенных на глу-
бине с интервалом 0,5—1,0 м. За критерий стабилизации принимается момент,
когда в течение 2 мин на диаграммных лентах не наблюдают изменения величин
лобового и бокового сопротивлений. Актодика зондирования со стабилизацией
разработана институтом НПИпромстрой (г. Уфа).
Статическое зондирование заканчивают после достижения конусом зонда
заданной глубины или предельных усилий на конусе или на зонд в целом.
209
Извлечение зонда сопровождается осмотром штанг. Наличие искривлений,
глубоких царапин и повреждений фиксируют в журнале статического зондиро-
вания.
Обработка результатов испытаний. Камеральную об-
работку статического зондирования выполняют на основании данных, внесенных
в журнал статического зондирования, пли по диаграммным лентам, полученным
при автоматической записи. Результаты статического зондирования оформляют
в виде совмещенных графиков удельного сопротивления задавливанию зонда и
О 40	60	120	160 200 240 280 р„ 105 Па
u—I—।—i—।—i—I—I—।   i i । i ।  I 
Рис. 9. Пример графика статического зондирования:
1 — пески (М — мелкие, С — средние, К — крупные): 2 — суглинки: 3 — галечники
сопротивления трепня породы по боковой поверхности зонда в зависимости от
глубины (рис. 9). Па графиках статического зондирования откладывают:
по осн ординат — глубину зондирования в масштабе 1 : 100;
по осн абсцисс — у дельное сопротивление породы под конусом зонда (лобо-
вое сопротивление) pq, I см — 20-10? Па; при pq < 10-105 Па в 1 см — 2-10? Па
и сопротивление породы на боковой поверхности зонда (боковое сопротивление)
Рр, в 1 см — 0,5-101 Н.
Графики статического зондирования анализируют совместно с инженерно-
геологическими колонками и разрезами.
По данным статического зондирования определяют плотность сложения пе-
сков (см. табл. 115), консистенцию глинистых пород (см. табл. 119) и ориенти-
ровочные значения физико-механических характеристик песчано-глинистых пород
(CI 1 448-72), которые можно использовать в тех же случаях, что и характеристики,
полученные по данным динамического зондирования.
210
На основании данных о плотности в соответствии со СНиП 11-15-74 назначают
условное расчетное давление на пески.
Одно из главных направлении в использовании статического зондирования —
определение несущей способности свай. Расчет производится в соответствии
с п. 68 главы СНиП 11-17-77 «Свайные фундаменты».
Крупноразмерное зондирование *
Условия применения. Испытания проводятся в любых породах,
кроме скальных, крупнообломочных и насыпных с большим количеством твердых
включений. Глубина испытаний 15—25 м.
Сущность метода. Испытания заключаются в погружении в по-
роду зонда (сван) — металлической трубы с закрытым нижним концом — до
определенных отметок и в приложении к нему статической осевой вдавливающей
нагрузки. При этом замеряют сопротивление пород погружению сваи; переме-
щение (осадку) сваи под действием статической нагрузки; давление в гидроси-
стеме.
Преимущества и недостатки метода. По сравнению
с испытанием натурных сваи крупноразмерное зондирование проводится в более
сжатые сроки, не требует столь громоздкого оборудования для погружения сваи
в породу и испытания ее статическими нагрузками; испытания могут проводиться
в одной точке на разных глубинах; при испытании многократно используется
одна и та же труба, т. е. исключается расход железобетона, металла и пр.
К недостаткам следует отнести необходимость надежной анкеровки, что вы-
зывает осложнения, особенно при большой мощности слабых грунтов.
Оборудование. В состав оборудования входят эталонная свая, погру-
жающее устройство, анкерная и измерительная системы.
В настоящее время разными организациями применяются различные уста-
новки для крупноразмерного зондирования. Их техническая характеристика
приведена в табл. 169. Применяются сван, состоящие из наконечника и наружной
оболочки, а также цельные сван. В первом случае имеется возможность опреде-
лить сопротивление под нижним концом сваи и по боковой поверхности, во вто-
ром — определяется общее сопротивление сван.
Погружение сваи до заданной отметки осуществляется забивкой молотом,
задавливанием с помощью специальной гидравлической установки и вибрацион-
ным способом. Чаще всего сваи забивают молотом средней массой 0,5 т. Вдавли-
вание производится в основном гидравлическим домкратом, устанавливаемым
с поверхности на оголовник испытываемой сван. Лишь в инвентарной свае
11IIC-127 конструкции Киевского инженерно-строительного института и Сибзаи-
ТИСИЗа вдавливающее устройство является конструктивным элементом сваи.
Измерительная система эталонных свай состоит из манометров, показыва-
ющих давление в гидравлических системах, и приборов для измерения переме-
щений (осадок) свай — прогибомеров, индикаторов и специальных устройств.
Проведение испытаний. Сваю погружают в породу до заданной
глубины забивкой, вибрацией или гидравлическим способом. В процессе забивки
подсчитывают количество ударов молота на каждый метр, а на последнем метре —
на каждые 10 см погружения. При вибро- или гидропогружениях определяют
скорость вдавливания эталонной сван.
После погружения сваи до заданной отметки ее соединяют с анкерным ус-
тройством и производят испытания статической нагрузкой. Режим работы за-
висит от конструкции применяемой эталонной сван.
По окончании испытания сваю отсоединяют от анкерного устройства и по-
гружают глубже, где вновь повторяют все операции в той же последовательности.
Обработка результатов. Результаты наблюдений за погру-
жением сваи оформляют в виде графиков зависимости величины средних отказов
(скорости погружения) от глубины погружения. Результаты статических нспы-
♦	Другие названия метода: иенытайне эталонной сваей, инвентарной сваей
малого сечения, модельной сваей.
211
Таблица 169
Техническая характеристика установок крупноразмерного зондирования
Название сван	Диаметр сван, мм	Способ погружения	Усилие вдав- ливания. 104 н	Замеряемые параметры	Масса установ- ки (без автомо- биля), т	Количество анкерных свай 1
Свая	«Фу идя- ментпроекта»	J14	Забивка мо- лотом 0,4 т	50	Перемещение (осадка) сваи, Давление	0,120 (мас- са сваи) 1.6	4
Свая «НИИлромстроя» (г. Уфа)	II4—130	Забивка ди- зель-мол отом С-268 или С-995	30	То же		2
Свая «УкрГИИНТИЗа* (г. Симферополь)	108	Забивка мо- лотом 0,45 т	50	Перемещение острия и на- ружной обо- лочки, давле- ние	0,5	4
Свая «Укрспец- строя> (г. Днепро- петровск)	Сечейне 300X 300	С помощью гидравличе- ской установ- ки УКЗУ-2	160	Перемещение (осадка) сваи, давление	5	4
ИИС-127	127	С помощью вибратора бу- ровой уста- новки АВБ-2Л1 1	10	Давление в гидросистеме при перемеще- нии острия и наружной обо- лочки	0,5	2
танин эталонной сваи представляют в виде графиков зависимости осадки сваи
от нагрузки л изменения осадки во времени по ступеням нагрузки.
Расчет допускаемой нагрузки на сваю производят по методике, зависящей
от применяемой конструкции эталонной сваи и технологии испытаний.
ПЕНЕТРАЦИОННЫЙ КАРОТАЖ
Цель испита н и й. Пенетрацпопнын каротаж (ПК), совмещающий
статическое зондирование и методы радиоактивного каротажа (ГК, ГГК. НИК),
проводится с целью определения комплекса инженер но-геологических харак-
теристик, в состав которых входят:
—	плотность пород (гамма-гамма-каротаж ГГК);
—	влажность пород (нентрон-пейтронный каротаж ННК);
—	лобовое сопротивление (статическое зондирование);
—	трение породы по боковой поверхности (статическое зондирование);
—	литологическое строение песчано-глинистой толщи (гамма-каротаж ГК,
статическое зондирование);
—	уровень грунтовых вод (ИНГ, ГГК);
—	содержание хлора в засоленных грунтах (ННК с регистрацией нейтронов
тепловых и подтепловых энергий);
212
—	степень однородности и выдержанности породно различным показателям
свойств по мощности и простиранию (методы радиоактивного каротажа и стати-
ческое зондирование).
Условия применения. ПК применяется для исследования песча-
но-глинистых пород до глубины 25—30 м иа суше и под водой.
Сущность метода. ПК заключается в задавливании в породу зонда,
снабженного комплектом измерительных преобразователей, которые позволяют
измерять и одновременно регистрировать физико-механические характеристики
пород.
Преимущества и недостатки метода. ПК — единствен-
ный метод, позволяющий получить одновременно несколько характеристик пород
на всю глубину исследуемого разреза. Для проведения каротажа не требуется
бурение скважин.
Недостатки метода — сложность и дороговизна применяемого оборудования,
а также сложность интерпретации получаемых данных.
Оборудование. В состав оборудования входят: устройство для вос-
приятия реактивных усилий; вдавливающее устройство; гидравлическая система;
пенетрационные штанги; измерительные преобразователи, заключенные в зонд;
регистрирующая аппаратура. Существует два типа станций пеиетрационного
каротажа: наземные (СПК и СПК-Т) и подводные (ПСПК и ПСПК-69). Наземные
станции монтируют на автомобилях, подводные—на плавсредствах.
Станция СПК-Т представляет собой модернизированную станцию СПК.
Компоновка СПК-Т отличается тем, что ее гидромеханическое оборудование и
аппаратура размещены на одной транспортной базе (комплекс СПК размещен
иа двух автомобилях). Кроме того, для СПК-Т характерны и другие усовершен-
ствования:
—	все измерительные преобразователи размещены в одном зонде (в СПК —
в двух зондах);
—	связь между измерительными преобразователями, расположенными
в зонде, и наземной регистрирующей аппаратурой осуществляется по бескабель-
ному каналу;
—	применено анкерное устройство, которое обеспечивает значительно боль-
шие заглубления анкеров и более надежное закрепление станции при работе;
это же устройство в случае необходимости позволяет разбуривать верхний уплот-
ненный или промерзший слой грунтов;
—	применено оригинальное устройство для подъема и укладки ленетрацион-
ных штанг и значительно упрощена конструкция защитного контейнера для ра-
диоактивных источников;
—	устройство для вдавливания колонны штанг с зондом одновременно ис-
пользуется в качестве привода для зондирования анкерных свай.
В результате указанных усовершенствований и главным образом за счет
применения единого измерительного зонда с телеметрической системой связи
производительность станции СПК возросла вдвое.
Подводные станции пеиетрационного каротажа (ПСПК и ПСПК-69) имеют
единый измерительный зонд, вдавливаемым автоматически непосредственно с по-
верхности дна. Реактивное усилие воспринимается балластным грузом.
Измерительный зомд ПСПК включает те же приборы, что и в зондах СПК
и СПК-Т, кроме измерительного преобразователя нейтрон-нейтронного каротажа,
позволяющего определить влажность пород, поскольку в условиях полного водо-
насыщения параметр влагосодержання легко рассчитать по значениям плотности
пород. Техническая характеристика станций ПК приведена в табл. 170.
Проведение наземных испытаний. Перед началом испы-
таний производится планировка площадки. Затем монтируют установку. После
монтажа и анкеровки измерительный зонд залавливают в грунт. Вдавливание
производится ступенчато с перехватом штанги зажимным патроном. По мере
погружения зонда колонну штанг наращивают манипулятором. Информация
регистрируется как при погружении зонда, так и при его извлечении, на диаграм-
мных лентах самописцев.
Проведение подводных испытали й. Для выполнения
испытаний плавучее основание крепят на якорях, а установку опускают на дно.
213
Таблица 170
Техническая характеристика станций пенетрационного каротажа
Параметры установок	епк	СПК-Т	пепк	ПСПК-В9
Глубина вдавливания зонда, м Глубина воды, м Диаметры, мм:	25	30	20	25
	—	—	30	30
пенетрационных штанг	50	63,5	50	50
измерительных зондов	62	80	62	62
пробоотборника	70	80	—	—в
Максимальное усилие вдавливания, 104 Н	П,8	19	12	12
Максимальная механиче- ская скорость вдавливания (извлечения), м/мнн Alacca подводной установ- ки, т:	8,0	4.0	6.0	6,0
без балласта	—-	 	2.5	3,5
с балластом	—	 .	10	18,5
Транспортная база	Автомобиль ЗИЛ-157 КГ (гидромехани- ческое обору- дование), ав- тобус KAB3-663 (аппаратура)	зил-131	4 понто- на КС	Самоходное судно-ка- тамараи «Геолог-1»
Экипаж, чел.	4	3	6	6
Затем включают вдавливающее устройство и лентопротяжные механизмы само-
пишущих регистраторов. Получаемая информация записывается в виде непрерыв-
ных диаграмм исследуемых свойств. Процесс перехвата штанг зонда зажимным
патроном производится автоматически. После завершения испытаний на заданной
точке установку поднимают на палубу плавсредства.
Обработка результатов. В результате пенетрационного каро-
тажа получают каротажные диаграммы. Различные аспекты интерпретации
результатов пенетрационного каротажа подробно рассмотрены В. И. Феррон-
скин и Т. Л. Грязновым в 1979 г.
ИСПЫТАНИЯ СТАТИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ
(ШТАМПАМИ)
Цель испытаний. Проводятся для определения модуля деформа-
ции, относительной просадочности и начального просадочного давления.
Условия применения. В соответствии с ГОСТ 12374—77 метод
применяется для испытания крупнообломочных, песчаных и глинистых пород.
Испытания проводятся в котлованах, шурфах с минимальным сеченном 1,5Х 1,5 м,
дудках диаметром 0,9 м и буровых скважинах диаметром 325 мм. При испыта-
ниях на глубинах до 6 м и низком уровне грунтовых вод предпочтение отдается
шурфам; при проведении опыта на глубине от 6 до 20 м, а также ниже уровня
грунтовых вод испытания проводятся в скважинах. Испытания на глубине более
20 м проводятся но специальной методике.
214
Сущность метода. Метод заключается в сжатии пород плоским
металлическим штампом под определенной нагрузкой и замере возникающих
при этом перемещений штампа.
Преимущества и недостатки метода. Испытания пород
штампом позволяют получить нанбрлсе достоверные значения модуля деформа-
ции.
К недостаткам метода относятся: трудоемкость подготовительных работ,
громоздкость оборудования и дороговизна опыта.
Оборудование. Основное оборудование — установки для испытания
пород штампами (табл. 171, рис. 10) и сами штампы. Площадь, диаметр и кон-
струкция штампов выбираются в соответствии с табл. 172.
Таблица 171
Установки для испытания пород штампами
Наименование	Анкеровка	Способ нагружения	Выработка	Площадь штампа, С 4*
Установка с на- гружаемой плат- формой	—.	Тарированный груз	Котлован, шурф, дудка, буровая скважина	600- 10 000
Установка с	Винтовые ан-	Усилие, раз-	Шурф» ДУДка,	600-
гидравлическим домкратом	керные сваи	виваемое дом- кратом	скважина	1 000
То же	Упор в стен- ки шурфа	То же	Шурф	I 000— 5 000
>	Упор в гру- зовую плат- форму	»	Шурф, дудка, скважина	600— 5 000
Канатно-рычаж-	Винтовые ан-	Тарированный	Скважина,	600—
ные установки КРУ-600, КРУ-2500, КРУ-5000	керные сваи	груз через канатно-ры- чажную си- стему	шурф, дудка, котлован	5 000
Малогабаритная штамповая уста- новка МШУ-1	То же	Тарированный груз через рычажно-зуб- чатую систему	Скважина	600
Установка диаф- рагменная пневма- тическая УДПШ-1000	»	Пневматиче- ский	Скважина, шурф	600— 1 000
Число и размещение испытаний. Согласно СНиП 11-15-74,
минимальное число испытаний для каждой литологической разности равно трем.
Допускается ограничиться двумя испытаниями, если значения модуля дефор-
мации отклоняются от среднего не более чем на 25 %.
В соответствии с СН 225-79 испытания пород статическими нагрузками на
выбранной площадке промышленного строительства проводятся в буровых
скважинах или шурфах, размещаемых на типичных («ключевых») участках
в пределах основных геоморфологических элементов исследуемой территории.
Число опытов па участке для каждого характерного инженерно-геологического
элемента должно быть не менее двух.
При изысканиях для проектирования зданий и сооружении, чувствительных
к неравномерным осадкам, а также в сложных или средней сложности ннже-
нерно-геологпческпх условиях испытания проводят в двух-трех точках под каж-
215
дос здание и сооружение. В простых инженерно-геологических условиях испыта-
ния выполняют в двух-трех точках для группы зданий и сооружений.
Определение деформационных характеристик в точке проводятся для каж-
дого инженерно-геологического элемента в пределах сферы взаимодействия зда-
ний и сооружении с грунтами оснований.
Подготовка к испытанию. При испытаниях в котлованах,
шурфах и дудках штамп устанавливают на предварительно спланированную по-
верхность. Для достижения плотного контакта подошвы штампа с грунтом про-
изводят два-три поворота штампа вокруг его вертикальной оси, меняя направле-
ние поворота. После установки штампа проверяют горизонтальность его положе-
Рис. 10, Схемы установок для испытания пород штампом:
л — с нагружаемой платформой; б, в» г — с гидравлическим домкратом; д — канатно-
рычажная (КРУ-600. КРУ-2500, КРУ-5000); в — малогабаритная штамповая установка
МШУ-J; эй — диафрагменная пневматическая установка: / —штамп; 2 — стойка (ко-
лонна труб); 3 — балка (рама); 4 — тарированный груз; 5 — гидродомкрат; 6 — наклон-
ные распоры; 7 — горизонтальный распор; 8 — деревянная крепь; 9 — груз; 10 — гру-
зовой сегмент; 11 — канат; 12 — рычаг; 13 — противовес; 14 — резиновая камера;
15 — упорная рама
ния. В глинистых породах текучепластичной и текучей консистенции штамп уста-
навливают в выемку глубиной 10—60 см. Поперечник выемки не должен пре-
вышать диаметр штампа более чем па 10 см. Степки выемки при необходимости
закрепляют. В случае затруднений с планировкой грунта под штампом устраи-
вают подушку из мелкого или средней крупности маловлажного песка толщиной
1—2 см для глинистых и не более 5 см — для крупнообломочных пород.
Песчаную подушку толщиной 2—3 см укладывают и при испытании проса-
дочных пород с замачиванием; такая подушка обеспечивает дренирование воды
в породу.
Породу в месте испытаний защищают от проникновения поверхностных вод,
а в зимнее время — от промерзания.
Скважины для испытаний штампом бурят ударно-канатным, вибрационным
или вращательным способами. С глубины 1,5—2 м выше отметки испытания
скважину бурят с особой осторожностью с тем, чтобы как можно лучше сохра-
нить забой скважины в ненарушенном состоянии. Обычно для сохранения забоя
последний интервал бурят вручную буровой ложкой. Сложнее всего сохранить
забой ненарушенным в водонасьпценпых песках. При бурении в результате под-
соса песка порода иа забое скважины разуплотняется, а в скважине создается
216
Таблиц а 172
Рекомендуемые площадь, диаметр и конструкция штампов
(по ГОСТ 12374—77)
Площадь, см’	Диаметр, см	Конструкция	Породы
10000	112,2	Жесткий, круглый, плоский со сплошной подошвой	Глинистые текучей консистен- ции
5000	79,8	То же	Крупнообломочные, пески рыхлые, глины и суглинки туго- пластичные и мягкопластичные, пластичные супеси, песчаные и глинистые породы с примесью органических веществ, проса- дочные образования
2500	56,2	>	Пески плотные и средней плот- ности, глины и суглинки твер- дые и полутвердые, супеси твер- дые
1000	35,6	То же, с кольцевой пригрузкой грунта по площади, дополняющей площадь штампа до 5000 сма	Пески, глины и суглинки твер- дые, полутвердые, тугопластич- ные, мягкопластнчные и текуче- пластичные, супеси твердые и пластичные
600	27,7	Жесткий, круглый, плоский со сплошной подошвой Жесткий, круглый, плоский с фильтрую- щей подошвой	Песчаные, глины и суглинки твердые и полутвердые, супеси твердые, залегающие на уровне грунтовых вод и выше Глины и суглинки тугоплас- тичные, мягкопластичные, теку- чепластичные, текучие. Супеси пластичные и текучие, песчаные и глинистые породы с примесью органических веществ. Песчаные и глинистые породы, в том числе с примесью органических ве- ществ, залегающие ниже уровня грунтовых вод
песчаная пробка. Получаемые в результате таких испытаний значения модуля
деформации оказываются сильно заниженными — в 2—3 раза. Для сохранения
забоя бурение скважин в водонасыщеиных песках необходимо вести породораз-
рушающим инструментом малого диаметра, значительно отличающимся от диа-
метра скважины. Благодаря этому в скважине не создается вакуум, способству-
ющий подсосу песка, образованию песчаной пробки и нарушению естественной
структуры грунта.
После окончания бурения забой скважины тщательно зачищают специальным
зачистителсм и в скважину опускают штамп на трубах диаметром 219 мм. По-
дошва штампа располагается ниже башмака обсадной трубы на 2 см.
В песчаных и глинистых породах, залегающих ниже уровня грунтовых вод,
забой скважины зачищают одновременно с установкой штампа, совмещенного
с ножами—зачистнтелямн забоя.
После установки штампа монтируют устройство для его нагрузки, анкерное
устройство и измерительную систему.
Проведение испытания. Испытание проводится плавным
приложением нагрузки к штампу. Нагрузка производится ступенями давлений,
217
указанными в табл. 173. Первую ступень давления принимают равной природ*
ному давлению на отметке подошвы штампа, но не менее 0,5-10? Па. Общее ко-
личество ступеней давления должно быть не менее пяти. Каждую ступень выдер-
живают во времени до условной стабилизации осадки. За условную стабилиза-
цию принимают приращение осадки штампа, не превышающее 0,1 мм за время,
указанное в табл. 173.
Таблица 173
Режим испытаний пород штампом (по ГОСТ 12374—77)
Пород	Ступень давления, 10* Па	Время условной стабили- зации. ч	Периоды наблюдений после приложения ступени давления			
			первый час		второй час	далее
			первый получас	второй получас		
Крупиообломоч-	1,0	0,5	Через	Через	Через	Через
ные Пески крупные: плотные	1.0	0,5	10 мин То же	15 мин То же	30 мин То же	30 мин То же
средней плот-	0,5	0,5	»	»	»	>
ности рыхлые	0,25	0.5	>	>	»	»
Пески средней крупности и мел- кие: плотные	1.0	1.0	>	»	»	>
средней плот-	0,5	1.0	»	>	»	
ности рыхлые	0,25	1,0	»	>	»	»
Пески пылева- тые: плотные	0.5	2.0	»	»	»	>
средней плот-	0,25	2.0	»	>	»	»
ности рыхлые	0,1	2.0	»	»		>
Глинистые: твердые и по- лутвердые	1.0	1.0	Через 15 мин	х>	»	
тугопластич-	0,5	2.0	То же	»	>	>
ные и мягко- пластичные текучепла-	0,25	2,0	>		»	>
стичные текучие	0,1	3,0	>	»	»	>
Примечание. При коэффициенте пористости глинистых пород е > 1.1 время
условной стабилизация увеличивается на 1 ч.
Осадку определяют как среднеарифметическое показаний двух прогибомеров
или самописцев, фиксирующих осадку противоположных сторон штампа. Изме-
рение осадок прогпбомерами производят через определенные интервалы времени
(см. табл. 173). Точность измерения осадок должна быть не менее 0,1 мм.
ГОСТ 12374—77 не предусматривает проведение разгрузки штампа. По-
этому необходимость разгрузки определяется рабочей программой испытаний.
218
Разгрузка штампа позволяет определить упругие деформации грунта, которые
необходимо знать при проектировании дымовых труб, водонапорных башен, коп-
ров шахт и других сооружений башенного типа. Кроме того, характер разгрузки
позволяет судить о свойствах породы в зоне напряженного состояния и об отсут-
ствии помех при проведении опыта.
Испытания просадочных пород с замачиванием основания штампа произ-
водят по схеме «двух кривых» или «одной кривой». Испытания по схеме «двух
кривых» выполняют при необходимости определения полного комплекса харак-
теристик (модуля деформации породы природной влажности и в водонасыщенном
состоянии, начального просадочного давления и относительной просадочности
при различных давлениях), по схеме «одной кривой» — в случаях, когда доста-
точно определить модуль деформации породы природной влажности и относи-
тельную просадочность при одной величине заданного давления.
При испытаниях по схеме «одной кривой» нагрузку на штамп производят сту-
пенями до заданного давления, принимаемого в интервале (2—4)- !0ь Па и уста-
навливаемого с учетом предполагаемого фактического давления на породу
в основании фундаментов.
После достижения условной стабилизации осадки на последней ступени
породу в основании штампа замачивают с измерением просадки грунта до его
условной стабилизации. За условную стабилизацию принимают приращение
осадки штампа, не превышающее 0,1 мм за 2 ч. Количество воды Q при замачива-
нии определяется по формуле
Q = (й’пв - 47) V3,
Рв
где Q — количество воды, м3; рск — плотность скелета, кг/м3; рв — плотность
воды, кг/м3; IV'nu — влажность породы при полном водонасыщении, долг: еди-
ницы; U — природная влажность породы, доли единицы; — объем замачи-
ваемой породы, равный произведению площади шурфа (или замачиваемого уча-
стка котлована) на глубину замачивания (не менее двух диаметров штампа)
и на коэффициент 1,2, учитывающий растекание воды в сторону, м3.
Испытания по схеме «двух кривых» производят на одной глубине в двух
шурфах, расположенных на расстоянии 5—6 м. В одном шурфе испытание про-
водится по описанной выше методике, а в другом породу замачивают после мон-
тажа установки до приложения нагрузки и затем нагружают штамп до заданного
давления, продолжая замачивание породы.
Дополнительные работы. После окончания опыта выработку
углубляют ниже отметки установки штампа на величину, равную двум диаме-
трам штампа с целью проверки однородности породы, наличия крупных вклю-
чений и других факторов, влияющих на результаты испытания. Если в пределах
углубки встретится другая порода, результаты испытания в расчет не прини-
маются .
Испытания сопровождаются отбором монолитов с отметок установки штампа
с целью определения физических и деформационных характеристик в лаборато-
рии. В котлованах и шурфах монолит отбирают на расстоянии I —1,5 м от края
штампа. Если испытания проводятся в скважинах, то в 1—1,5 м от испытательной
скважины бурят скважину диаметром 127 мм для отбора монолита с отметки
проведения испытания.
Физические характеристики пород необходимы для правильной интерпре-
тации результатов штамповых испытаний, что особенно важно в случае суще-
ственного расхождения значений модуля деформации, полученного в разных точ-
ках для одного и того же слоя. Кроме того, систематизация материалов и сопо-
ставление результатов полевых и лабораторных исследований позволяют выявить
корреляционную зависимость между деформационными и физическими харак-
теристиками пород. Установленные закономерности дают возможность распро-
странять результаты штамповых испытании на территории, где полевые исследо-
вания свойств пород не проводились, по по которым имеются сведения о физиче-
ских характеристиках грунтов.
Сопоставление деформационных характеристик, полученных в поле и в ла-
боратории, позволяет установить соотношение между этими величинами, что
219 .
прямую. За начальные значения р0 и 80
Рис. 11. График испытания пород
штампом
также очень важно при отсутствии или ограниченном числе полевых испы-
таний.
Обработка результатов испытаний. По данным изме-
рения осадки штампа на каждой ступени давлений строят график зависимости
осадки от давления 8 = / (р), откладывая по оси абсцисс значения р и по осн
ординат соответствующие им значения S (рис. 11). Масштаб графика обычно
принимается следующим: 1 мм осадки — 10 мм на графике, 1-10? Па давления —
40 мм на графике.
Через нанесенные на графике четыре опытные точки проводят усредненную
принимается давление, равное природ-
ному (рс), и соответствующая осад-
ка; за конечные значения рп и Sn —
величины pi и Si, соответствующие
четвертой точке графика на прямо-
линейном участке.
Если при давлении Р/ прираще-
ние осадки будет вдвое больше, чем
для предыдущей ступени давленняр/^i,
а при последующей ступени давле-
ния pi+i равно или больше прира-
щения осадки при Pi, то за конечные
значения рп и Sn следует прини-
мать р/_г и При этом количе-
ство включаемых в усреднение точек
должно быть не менее трех. В про-
тивном случае при испытании породы
необходимо применять меньшие по
величине ступени давления.
Модуль деформации грунта вычисляется для прямолинейного участка
графика 8 = [ (р) по формуле

где р — коэффициент Пуассона, принимаемый за 0,27 для крупнообломочных
пород; 0,30 — для песков и супесей; 0,35 — для суглинков; 0,42 — для глин;
о — безразмерный коэффициент, принимаемый за 0,79; d — диаметр штампа, см;
Др — приращение давления на штамп, равное рл—-р0, 10? Па; Л8 — приращение
осадки штампа, соответствующее Др, определяемое по усредняющей прямой, см.
Эту формулу можно представить в виде
Ео = k &р/Л8,
где k = (1 — |i2) tod.
Величина k является постоянной для штампов определенных размеров и
пород одного вида, се значения приведены в табл. 174, что упрощает вычисле-
ние Ео,
Результаты определения модуля деформации следует выражать с точностью:
10-10$ ГТа при Ео > 100-10® Па; 5-10$ Па при Ео = (20 — 100)• 105 Па и 1 X
X 10? Па при Eq< 20-10? Па.
По результатам испытаний просадочных пород определяют.
1. При схеме «одной кривой» — модуль деформации грунта природной влаж-
ности Ее и относительную просадочность при заданном давлении р8 (рис. 12).
Модуль деформации вычисляется по приведенной выше формуле, а относительная
просадочность бпР— по формуле
бПр — ^прАдФ»
где 8ПР — просадка породы в основании штампа (см), определяется как прира-
щение осадки штампа в результате замачивания грунта при заданном давле-
нии р3; йдф — деформируемая зона (см) по вертикали при испытаниях с зама-
чиванием, равная 0,4; 0,7; 1,2; 1,7 и 2,0 диаметра штампа соответственно при
давлениях р, равных 0,5; 1; 2; 3 и 4-10? Па.
220
Таблица 174
Значение коэффициента k
Породы	Площадь штампа, см1			
	600	1000	2600	5000
Крупнообломочные	20,5	26,4	21,6	59,2
Пески и супеси	20,2	25,9	40,9	58,1
Суглинки	19,4	25,0	39,5	56,0
Глины	18,3	23,5	37,0	52,6
Значение относительной просадочности 6ПР следует определять с точностью
до 0,001.
2. При схеме «двух кривых» — модули деформации породы природной влаж-
ности Ее и в водонасыщенном состоянии Ев (после замачивания), начальное про-
садочное давление р11Р и относительную просадочность при различных давле-
ниях (см. рис. 12, б).
Рис. 12. Графики испытании штампом просадочных пород с замачиванием5
а — схема «одной кривой»; б — схема «двух кривых»; / — осадка; 2 — просадка при
заданном давлении; 3 — осадка после вамачнвания; ре, — начальное давление, рав-
ное природному, н соответствующая ему осадка; до, So — начальное давление замочен-
ного грунта и соответствующая ему осадка
За начальное просадочное давление р11Г принимают давление, соответству-
ющее точке перегиба графика S = f (р) для породы, испытываемой в водонасы-
щенном состоянии. При нечетко выраженном перегибе графика за величину рПР
принимают давление, при котором просадка в основании штампа составляет
«Ь нр= 0,005/1 дф.
Значение начального просадочного давления рПР следует определять с точ-
ностью до 0,1-105 Па.
При определении относительной просадочности по схеме «двух кривых» ве-
личину просадки штампа SUP определяют как разность осадок штампа на породе
в водонасыщенном состоянии и породе природной влажности на каждой ступени
давления.
ЗАМАЧИВАНИЕ ПОРОДЫ В ОПЫТНОМ КОТЛОВАНЕ
Цель испытаний. Испытания проводятся с целью определения
типа грунтовых условий по просадочности и уточнения характеристик про-
садочности.
Согласно СНиП II-15-74 «Основания зданий н сооружений», п. 4.3, грун-
товые условия строительных площадок, сложенных просадочными грунтами,
221
в зависимости от возможности проявления просадки грунтов от собственной
массы подразделяются на два типа:
—	I тип по просадочности, когда просадка SJIP происходит в основном
в пределах деформируемой зоны основания от нагрузки фундаментов или дру-
гой внешней нагрузки, а просадка S11P,ГР от собственного веса грунта практи-
чески отсутствует или не превышает 5 см;
— II тип по просадочности, когда возможна просадка грунта под действием
его собственного веса, происходящая преимущественно в нижней части просадоч-
ной толщи, а при наличии внешней нагрузки — просадка, происходящая, по-
мимо этого, и в верхней части просадочной толщи — в пределах деформируемой
зоны.
Условия применения. Испытания проводятся на вновь осваи-
ваемых площадках массовой застройки и при необходимости уточнения:
—	типа грунтовых условий по результатам лабораторных исследований
пород в случаях, когда грунтовые условия относятся ко II типу, ио достаточно
близки к I типу;
—	значения просадки пород под действием их собственного веса;
—	мощности просадочной толщи пород;
—	глубины, с которой происходит просадка породы от ее собственного веса;
—	значения начального просадочного давления.
Подготовительные работы. Для проведения опыта готовится
котлован со сторонами, равными мощности просадочной толщи, но не менее
15X15 м и глубиной 0,4—1 м. Опытный котлован располагается, как правило,
на незастраиваемой территории в пункте с наибольшими (по данным лаборатор-
ных исследований) просадочностыо пород и мощностью просадочной толщи.
* В необходимых случаях с целью ускорения замачивания в котловане бурят
дренирующие скважины диаметром не менее 150 мм с расстоянием между ними
от 3 до 5 м.
Глубина дренирующих скважин назначается из расчета полной проходки
верхних слабофильтрующнх слоев и должна быть не менее 0,4 и не более 0,8
мощности просадочной толщи И.
Для наблюдения за просадкой пород на дне котлована и за пределами его
на расстоянии до (1,5—2) Н устанавливаются поверхностные, а в центре котло-
вана — глубинные марки.
Поверхностные марки устанавливаются по двум—четырем поперечникам
через 2—4 м одна от другой, а глубинные марки — через 2—3 м по глубине
в пределах всей величины просадочной толщи.
Горизонтальные перемещения поверхности замеряются по поверхностным
маркам по I—2 поперечникам.
Проведение испытали й. Замачивание породы производится
с поверхности дна котлована с постоянным поддерживанием уровня воды до
полного промачивания всей толщи просадочных пород и условной стабилизации
просадки. За условную стабилизацию просадки породы принимается се прирост
не более 1 см за 10 дней.
В процессе замачивания замеряется количество залитой в грунт воды и через
5—7 дней производится нивелировка поверхностных и глубинных марок относи-
тельно системы временных реперов, расположенных за пределами зоны развития
просадки.
Обработка результатов испытаний. По результатам за-
мачивания породы в опытном котловане строят следующие графики:
—	суточного и общего расхода воды во времени;
—	просадки глубинных и наиболее характерных поверхностных марок во
времени;
—	изменения просадки и относительной просадочности отдельных слоев
грунта по глубине;
—	линии равных просадок поверхности породы в пределах замоченного кот-
лована и за его пределами;
—	поперечные профили просадки поверхности породы и т. п.
На основании обработки результатов устанавливают тип грунтовых условий
по просадочности и уточняют ряд количественных характеристик просадочности.
222
ПРЕССИОМЕТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
Ц е л ь и с п ы т а и и й. Испытания проводятся для определения модуля
деформации, а также ориентировочных значений удельного сцепления и угла
внутреннего трения песчаных и глинистых пород.
Условия применения. В соответствии с ГОСТ 20276—71 метод
применяется для испытания песчаных и
Возможно использование метода и для
ков, мергелей, доломитов средней
крепости и др.
Сущность метода. Прес-
сиометрические испытания произво-
дятся путем обжатия стенок буровой
скважины эластичной камерой с заме-
ром возникающих при этом деформа-
ций породы.
Преимущества и недо-
статки метода. При производ-
стве испытаний прессиометром отпадает
необходимость в трудоемких работах
по бурению скважин большого диа-
метра и монтаже громоздкого оборудо-
вания. В связи с этим затраты времени
и труда по сравнению со штамповыми
испытаниями сокращаются почти
в 10 раз. В несколько раз сокращается
и стоимость опыта.
В то же время пресснометриче-
ские испытания имеют недостатки:
—	модуль деформации опреде-
ляется в направлении, перпендику-
лярном к обычному направлению дей-
ствия нагрузки, что недопустимо при
породах с анизотропными свойствами;
—	практически очень трудно про-
изводить испытания в скважине с об-
рушающимися стенками.
Оборудование. Для испы-
таний применяются специальные при-
боры, называемые прсссиометрами.
Прессиометр состоит из трех основ-
ных узлов:
— рабочей камеры (зонда) диа-
метром от 76 до 127 мм с эластич-
ной оболочкой;
гл ин истых пород в буровых скважинах,
испытания скальных пород — известня-
Рис. 13. Схема пресс иометров:
а — гидравлический; 6 — пневмоэлек-
трнческий; 1 — резиновая оболочка зонда;
2 — колонна соединительных труб; 3 — во-
доизмерительные трубки; 4 — первичные
преобразователи; 5 — гибкий шланг; 6 —
кабель; 7 — прибор для снятия пока-
заний
— устройства для создания и измерения давления в рабочей камере;
— устройства для измерения радиальных перемещений оболочки рабочей
камеры.
Давление в рабочей камере создается за счет нагнетания сжатого воздуха
или газа, например азота, в полую камеру или камеру, заполненную водой.
Измерение радиальных перемещений оболочки рабочей камеры может осу-
ществляться путем измерения объема жидкости, расходуемой на расширение
оболочки (гидравлический прессиометр, рис. 13, о), или путем непосредственного
определения радиуса рабочей камеры в некоторых точках первичными преоб-
разователями (пневмоэлектрический прессиометр, рис. 13, б).
Каждый из конструктивных типов прессиометров — гидравлический или
пневмоэлектрический — имеют свои достоинства и недостатки. Гидравлические
прессиометры просты и надежны в эксплуатации, но неудобны для работы в холод-
ное время года. Пневмоэлектрические прессиометры более компактны, но и более
сложны. Вместе с тем они могут быть успешно применены не только в летних,
223
но и в зимних условиях. Кроме того, пневмоэлектрнческие прессиометры не
имеют жесткой связи с поверхностью и поэтому могут широко применяться при
изысканиях на море с плавучих установок в условиях волнения, приливов и дру-
гих колебаний уровня воды.
Техническая характеристика отечественных прссснометров приведена
в табл. 175.
. Таблица 175
Техническая характеристика прессиометров
Прессиометр	Диаметр рабочей камеры, мм	Длина рабочей камеры мм	Предель- ное дав- ление на породу, 10* Па	Макси- мальная глубина испыта- ний, м	Масса, м
Электрические прессиометры
ПФ-3 (Фундаментироект) ЭВ-90/127 (УПИ им. Ки-	90; 100 90; 127	180; 400 300; 600	7 10	25 15	50 35
рова)					
ИГП-21 (ВСЕГИПГЕО)	100	500	24	25	85
ПС-2 (Фундаментироект)	96	420	7	30	25
Гидравлические прсс сиометры
П-89 (УПИ им. Кирова)	89	200	10	5	25
П-89 (ПНИИС Минтрапс- строй)	но	200	5	5	25
ПС-1 (Фундамеитпроект)	90	500	8	15	40
ЦГИ (ВНИИ гидротехнн-	915	1300	100	50	300
к и нм. Веденеева) Д-76 (НИИ оснований и подземных сооружений)	76; 108	460	25	25	50
Количество и размещение испытаний. Согласно
СН 225-79, на выбранной площадке строительства испытания пород прессно-
метрамн проводят в буровых скважинах, размещаемых на типичных участках
в пределах основных геоморфологических элементов. Число опытов на участке
для каждого характерного инженерно-геологического элемента должно быть
не менее двух. При изысканиях под здания и сооружения испытания проводят
в двух-трех точках под каждое основное здание или сооружение. При простых
инженерно-геологических условиях намечают испытания в двух-трех точках
для группы зданий и сооружений, нечувствительных к неравномерным осадкам.
Следует отметить, что испытываться пресспометром может только слой, име-
ющий мощность не менее 1,5 высоты рабочей камеры прессиометра.
Подготовка к испытанию. Скважины для испытаний пресспо-
метром бурят ударно-канатным, вибрационным или вращательным способами.
Интервал испытаний проходят грунтоносами. Этим достигается двойной положи-
тельный эффект — отбирают монолит породы на отметке прсссиометрически х
испытаний и хорошо сохраняется порода в стенках испытуемой скважины.
Диаметр испытуемой скважины обычно указывается в техническом паспорте
прессиометра.
Опыт показывает, что при извлечении прессиометра из скважины по оконча-
нии испытании очень часто в пространство между стенками скважины л камерой
зонда засасывается вода с частицами породы, которые заклинивают прессиометр
в скважине и разрывают его камеру. Поэтому рекомендуется принимать диаметр
скважины выше интервала испытаний на порядок больше диаметра испытуемого
224
интервала. В этом случае при подъеме зонда вакуум не образуется и вода вместе
с частицами породы не засасывается в пространство между зондом и стенками
скважины.
Участки, подлежащие испытанию, обсадными трубами не закрепляются.
При бурении скважины на отметке проведения испытаний в журнал испыта-
ния заносят характеристику пород, отражающую для связных пород консистен-
цию, а для несвязных — плотность сложения. По этим данным в дальнейшем опре-
деляется величина приращения давления при переходе с одной ступени нагрузки
на другую.
Перерыв во времени между окончанием бурения опытного участка скважины
и началом испытания не должен превышать 2 ч при испытании пород, залега-
ющих выше уровня грунтовых вод, и 15 мни при испытании пород под водой.
Неотъемлемой частью подготовительных работ является градуировка прес-
сиометра в соответствии с прилагаемой к нему инструкцией. Одновременное гра-
дуировочным испытанием прессиометра проверяют герметичность отдельных его
частей и зонда. Проверка герметичности выполняется при малых и максимальных
давлениях, указанных в паспорте прибора. При малых давлениях выявляют
дефекты эластичной камеры. Проверка герметичности прессиометра при макси-
мальных давлениях проводится в целях выявления качества всех соединений.
Градуировка прессиометра и проверка его герметичности производятся после
каждой замены эластичной камеры зонда, а также перед испытаниями на новом
участке. После длительных работ камеры на одном участке целесообразно про-
водить контрольную градуировку прессиометра, так как резина сравнительно
быстро изменяет свои механические свойства.
Проведение испытаний. Испытания проводят на глубинах,
определяемых рабочей программой. Если в одной скважине намечается провести
несколько испытаний, то в этом случае бурение скважин рекомендуется прекра-
тить на отметке первого из них, а после его проведения скважину углубляют
до отметки следующих испытаний и т. д. Такой порядок проведения испытаний
обеспечивает гораздо лучшую сохранность природного сложения пород в стенках
скважины, чем в случае, когда испытания проводят в пробуренной скважине
последовательно от забоя к устью.
Собственно испытания заключаются в создании и поддержании заданного
давления в приборе и наблюдении за изменением диаметра буровой скважины.
Давление в приборе повышается ступенчато: до момента соприкосновения обо-
лочки камеры зонда со стенками скважины — ступенями по 0,25-10^ Па и далее
в соответствии со значениями, указанными в табл. 176. Каждая ступень соз-
дается за 1—2 мин.
Предельное давление устанавливается программой в зависимости от цели
испытаний. При их проведении для определения модуля деформации необходимо
иметь минимум четыре точки для построения прямолинейного участка графика
«давление — деформация». Для определения прочностных характеристик породы
испытания необходимо вести до давлений, обеспечивающих получение криво-
линейного участка графика «давление — деформация». При этом следует учи-
тывать возможности прессиометра, ограниченные или предельным давлением
в камере, или се предельной деформацией. Наиболее полным испытание будет
в том случае, если его удастся довести до предела прочности породы. Признаком
разрушения породы является неограниченное возрастание деформации при
постоянном давлении.
Каждую ступень давления выдерживают во времени до условной стабилиза-
ции деформации. За условную стабилизацию деформации принимают приращение
радиуса скважины, не превышающее 0,1 мм за время, указанное в табл. 176.
Отсчеты по приборам для измерения перемещений на каждой ступени давле-
ния производят через определенные промежутки времени в соответствии
с табл. 177.
Измерение радиальных перемещений стенок скважины при применении прес-
сиометров с внешним диаметром камеры зонда от 76 до 127 мм должно произ-
водиться с точностью не менее 0,1 мм в пределах изменения начального диаметра
камеры в 1,5 раза. Если же применяются пресспометры с точностью измерения
перемещений, превышающих 0,1 мм, то время условной стабилизации умень-
8 Солодухин М. А. и др.	225
Таблица 176
Режим испытаний прессиометром (по ГОСТ 20276—74)
•	[ 11орОДЫ	Величина ступеней давлении. 10* Па	Время условной стабили- зации, мин	
		медленный режим	быстрый режим
Песчаные неводонасы- щен ные: плотные средней плотности	1 0,5	15 15	3 3
рыхлые	0,25	15	3
Песчаные водонасы- щенные Глинистые:	0,25	30	3
твердые и полутвер- дые	0,5	30	6
тугопластичные	0,5	60	6
мягкопластичные, текучепластичные н текучие	0,25	60	6
Таблица 177
Периоды наблюдений после приложения ступени давления
(по ГОСТ 20276—74)
Породы	Медленный режим	Быстрый режим
Песчаные	Через каждые 5 мин в течение первых 15 мин, далее через 15 мин до условной стабилизации деформации	Через каждую минуту в течение первых 3 мин, да- лее через 3 мин до услов- ной стабилизации дефор- мации
Глинистые	Через каждые 10 мин в течение первых 30 мин, далее через 30 мин до условной стабилизации деформации	Через каждые 2 мин в течение первых 6 мин, да- лее через каждые 6 мин до условной стабилизации деформации
шлется пропорционально увеличению точности измерения перемещений стенок
скважин.
Измерение давления, передаваемого на стенки скважины, должно произво-
диться с точностью не менее 0,1-10-’ Па. При работе с гидравлическим прессно-
метром к измеряемому давлению добавляют гидростатическое давление столби
воды.
Испытания пород прессиометром, как правило, проводятся в медленном ре-
жиме. Испытания в быстром режиме производят только в случаях, если по каж-
дому выделенному инженерно-геологическому элементу (слою) предварительно
226
выполнены сопоставительные параллельные испытания в медленном в быстром
режимах.
По окончании испытаний как в медленном, так и в быстром режимах произ-
водят разгрузку прессиометра. Разгрузку осуществляют ступенями, равными
двойным ступеням давления.
Обработка результатов испытаний. По данным измере-
ний перемещения стенки скважины (по радиусу) при каждой ступени давления
строят график зависимости деформации от давления Sr = f (р), откладывая по
оси абсцисс значения р, а по оси ординат соответствующие им условно стабили-
зированные значения V. На график (рис. 14) наносится тарнровочная кривая /,
полученная при свободном расширении прессиометра.
’На начальном участке кривая испытаний (II) совпадает с тарировочной кри-
вой (I) — происходит свободное расширение прессиометра в скважине. Затем
следует короткий переходный участок (1—2). соответствующий обжатию
неровностей стенок скважины, и линейный участок (2—3), переходя-
щий в криволинейный.
Участок линейной зависимости Jr, мм
между давлением и деформацией	уя
используется для определения мо- ----------------------------------—
дуля деформации. За начальные ______________________/\_____________
значения и Дгн принимают	у
величины р и Дг, соответствующие Лгп--------------/ —-------------------
ностей стенок скважины.	н	3^**
За конечные значения рп и Дгп -----------—-------------------------
(предел пропорциональности) при-	у/	__________
нимают величины р и Дг, соответ-	У
ствующие указанным в точке, огра-	Jr------------------------------
ничивающей линейный участок 1x1 III	I
испытания.	рн	/?п ^//7лПа
Модуль деформации грунта £0
вычисляется для прямолинейного
участка графика испытания Дг =
» / (р) по формуле
Рис. 14. График прессиометрнческих
испытаний:
£v = krn Sp’Sr,
1 — тарнровочная кривая; II — кривая ясны
таниЛ
где r0 — начальный радиус скважины, соответствующий значениям рн и Дгн
на графике Sr = f (р), см; Др — приращение величины давления на стенку сква-
жины между двумя точками, взятыми на усредненной прямой рп —Рн« Ю6 Па;
Дг — приращение перемещения стенки скважины (по радиусу), соответствующее
Дгп — Дгн, см; k — корректирующий коэффициент.
Величина коэффициента k определяется, как правило, по результатам сопо-
ставительных параллельных испытаний данной разновидности породы штампом
(ГОСТ 12374—77) и прессиометром.
При проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений II—
IV классов значение коэффициента k в медленном режиме испытаний песчаных
и глинистых пород аллювиального, делювиального и озерного происхождения
при глубинах до 5, 5—10 и 10—20 м принимается равным соответственно 3,2
и 1,5. Для глинистых аллювиальных пород допускается уменьшение коэффи-
циента k для всех глубин испытаний.
Коэффициент k можно определить и расчетным путем в соответствии
с ГОСТ 20276—74.
Результаты определения модуля деформации £0 следует выражать с точ-
ностью до: 10-105 Па при £0> 100-10“ Па; 5-105 Па при £0 = (20—100) X
X 105 Па и ЫО5 Па при £0< 20-10? Па.
Определение прочностных характеристик пород по данным прессиометрн-
ческих испытании пока не регламентировано. Для ориентировочных расчетов
и накопления опыта можно пользоваться методиками, предлагаемыми разными
авторами (15, 41].
8*	227
ИСПЫТАНИЕ НА СРЕЗ В БУРОВЫХ СКВАЖИНАХ
Цель испытаний. Проводятся для определения прочностных характ
тсристик пород.
Условия применения. Метод применяется для испытания глн?
иистых пород от полутвердой до текучей консистенции; песков пылеватых, мелких
и средней крупности; илов; торфов; заторфованных пород с включением облоьь
ков размером 2—10 мм в количестве менее 15 %.
Сущность метода. Испытание на срез в скважинах производится
методами вращательного, кольцевого и поступательного среза (рис. 15).
Рис. 15. Схема испытаний на срез в буровых скважинах;
Методы: а — вращательного среза; б — кольцевого среза (ПВС-110); а — посту петель*
кого среза (ПС-89); / — рабочий наконечник; 2 — колонна труб; 8 — установка вра*
щательного среза; 4 — установка кольцевого среза; 5 «- первичный преобразователь;
6 — эластичная оболочка; 7 ~ головка с манометром; 8 •- прибор для снятия покаан-
ний; ₽ — упорно «вытяжной меканнзм
Метод вращательного среза заключается в создании и измерении крутящих
моментов, затрачиваемых на преодоление сопротивления породы вращению кре-
стообразного лопастного рабочего органа — крыльчатки. Применяется для
испытания глинистых пород от мягкопластичиой до текучей консистенции выше
и ниже уровня грунтовых вод.
Метод кольцевого среза заключается в создании не менее трех раздельных
нормальных давлений на породу в стенках опытной скважины; приложении
с помощью крыльчатки и измерении возникающего при срезе породы горизон-
тального максимального крутящего момента. Применяется для испытания гли-
нистых пород от полутвердой до тугопластичной консистенции выше уровня
грунтовых вод.
Метод поступательного среза заключается в создании не менее трех раздель-
ных нормальных давлений на породу в стенках опытной скважины, приложении
с помощью поперечных лопастей и измерении вертикального максимального сре-
зающего усилия. Применяется для испытания песков выше уровня грунтовых
вод.
228
Преимущества и недостатки метода. Испытания па срез
не требуют больших затрат материальных и трудовых ресурсов. Для испытания
используются портативные приборы. Недостаток — ограниченная область при-
менения в породах с твердыми включениями, поскольку они оказывают суще-
ственное влияние на результаты опыта, и ограничение испытаний методами
кольцевого и поступательного среза ниже уровня грунтовых вод.
Оборудование. Состав оборудования и рекомендуемые параметры
приведены в табл. 178, 179. Для испытаний применяются различные установки,
Техническая характеристика которых приведена в табл. 180, 181,
Таблица 178
Состав оборудования при испытаниях на срез в буровых сква чнах
Вращательный срез
Кольцевой срез
Поступательный срез
Крыльчатка:
большая (суглинки
и глины текучей и
текучепл асгн чной
консистенции)
средняя (суглинки и
глины текуче- и
мягкопластично»:
консистенции)
малая (суглинки и
глины мягкопластич-
нои консистенции н
супеси)
Штанги с центратором
Силовое устройство
для создания крутящих
моментов
Устройство для изме-
рения крутящих момен-
тов
Крыльчатка
Распорный штамп
Внутренние и наруж-
ные штанги
Устройство для нагру-
жения распорного штам-
па
Устройство для изме-
рения нормальных на-
грузок
Силовое устройство
для создания крутящих
моментов
Устройство для изме-
рения крутящих момен-
тов
Рабочий наконечник
с поперечными лопастями
Упорно-вытяжной ме-
ханизм, связанный с ра-
бочим наконечником тро-
сом или штангами
Устройство для созда-
ния нормального давле-
ния
Устройство для изме-
рения горизонтальных
деформации породы
Устройство для изме-
рения сопротивления по-
роды срезу
• >
Число и размещение испытаний. На выбранной площадке
строительства испытания проводятся ь скважинах, расположенных го основным
створам. Число испытаний для каждого основного геоморфологического элемента
или характерного инженерно-геологического участка должно быть не менее
шести.
Под каждым основным зданием или сооружением намечают две-три точки
для испытаний, а в простых инженерно-геологических условиях —две-три точки
для группы зданий или сооружений (СН 225-79). Глубину испытаний определяют
из условия необходимости исследования толщи пород, слагающих основание
зданий и сооружений, и технических возмоя ноетей используемого оборудования.
Подготовка к испытанию. Испытания производятся установ-
ками, имеющими паспорта и заводские тарировочкые таблицы измерительных
устройств. Поверка установок выполняется согласно паспортам и инструкциям
по их эксплуатации. Она проводится при получении установки с завода, а также
перед началом полевых испытаний, но не реже одного раза в три месяца. Кроме
того, поверка осуществляется после выявления и устранения неисправностей
измерительного устройства. Следует иметь в виду, что поверка установок должна
производиться при тех же температурных условиях, что и выполнение полегых
испытаний.
229
Таблица 179
Рекомендуемые параметры оборудования для испытаний на срез
в буровых скважинах
Параметры	Вращательный сред	Кольцо- вой срез	Посту па тельный срез
Крыльчатка (малая, средняя, большая):			
высота Л, мм	120; 150; 200		
ширина (диаметр) dt мм	60; 75; 100		•я-V
толщина лопасти, мм	2; 2,5; 3	—•	
постоянная крыльчатки В, см8	790; 1545; 3660		
_ яг/2 /, d \			
В-—ТГ- 1Л4.	1			
2 \ ’ 3 /			
Максимальное нормальное давление, 105 Па	—•	6	6
Максимальный крутящий момент, не менее 104, Н-см	1.8	10	M-И:
Максимальное усилие среза, 104 Н		—	4
Точность измерения деформаций по- роды, мм	• 	0,2	0.2
Точность измерения крутящего момен- та, не менее, Н-см Точность измерения сопротивления по-	0,2; 0,1; 0,1	0,2	—
	0,1	о,1-0,2	0.2
роды срезу, Н			
Таблица 180
Техническая характеристика установок вращательного среза
Параметры	ЦНИИС	СП-52	ВСЕГИНГЕО	СК-8
Глубина испытаний, м	25	15	15	10
Максимальный крутя- щий момент, 10* Н -см	2,4	1.8	2.5	1.5
Размеры крыльчаток,	200Х 100	200X200	200X100	100X75
мм (высотах диаметр) Габариты установки, см:	200Х 75 150X75 130X65 110X55	160X80 120X60	150X75 130X60 110X55 75X75 65X65	100X54
ширина	100	51	100	—
высота	GO	100	80	—
Масса измерительной головки, кг	20	22,8	40	3,7 *(с одной штангой)
230
Табл и ‘ц а 181
Техническая характеристика установок кольцевого (ПВО 110)
и поступательного среза (ПС-89)
1 Ираметры	11 ВС-НО	НС-89
Глубина испытаний, м	10	25
Диаметр рабочего органа, мм	ПО	27—124
Длина рабочего органа	220	280
Давление на породу, 105 Па	5	6
Максимальное усилие среза, 104 II	3	3
Масса установки, кг	78	40
По результатам тарировки составляют график (таблицу) зависимости крутя-
щего момента М от показания измерительного устройства / и вычисляют постоян-
ную характеристику измерительного устройства п по формуле п = А! /.
Испытания пород вращательным срезом проводятся вдавливанием крыль-
чатки либо с земной поверхности (ил, торф), либо с забоя опытной скважины.
Испытания методом кольцевого и поступательного среза производят в стен-
ках опытной скважины.
При подготовке испытаний необходимо обращать внимание на сохранность
пород на забое и в стенках скважины.
Диаметр опытной скважины для испытаний методом вращательного среза —
не менее 76 мм, методом кольцевого и поступательного среза — не менее 93 мм.
Проведение испытании и обработка результа-
тов. Порядок проведения испытаний, их режим и методика обработки получен-
ных результатов даны в табл. 182 и 183.
Таблица 182
Проведение испытаний на срез и обработка результатов
Метод
Порядок проведения испытаний
Схема обработки результатов
Враща-
тельный
срез
1.	При испытании с земной поверх-
ности определяют крутящим момент
Л!о = n/о» соответствующий преодо-
лению трения штанг и стержня крыль-
чатки,путем вращения штанг со стерж-
нем крыльчатки (без лопастей) в 0,5—
1,0 м от точки испытания на той же
глубине
2.	При испытании с поверхности
крыльчатку вдавливают на заданную
глубину, при испытании в скважине—
на 0,1—0,5 м ниже забоя
3.	Крыльчатку проворачивают и
определяют максимальный крутящий
момент /Ищах = rt/max, со ответству-
ющий природной прочности породы
4.	Крыльчатку продолжают мед-
ленно вращать (2—3 оборота) и опре-
деляют установившийся момент
И уст = п/уст, соответствующим
прочности породы после нарушения
в ней структурных связей
1. Вычисляют сопротивле-
ние породы сдвигу:
для ненарушенного сложе-
ния
ттах = (Мтах — Мо) 5.
для нарушенного сложе-
ния
Туст — ( Муст — А1о) В
2. Определяют показатель
структурной прочности по-
роды
Пс == ^шах Туст
231
Продолжение табл. 182
Метод	Порядок проведения испытан и Л	Схема обработки результатов
Кольце- вой срез	1.	На заданной глубине распорный штамп нагружают ступенями давле- ний по (0.1—0,2) • 106 Па до соприко- сновения со стенками скважины 2.	На породу в стенках скважины создают нормальное давление р/ (см. табл. 183) 3.	На лопасти создают ступенчато возрастающую срезающую горизон- тальную нагрузку. Размер ступени — не более 0,05 р 4.	Фиксируется максимальное по- казание /щах	Ь 'Mmax = й/тах 2. т = 2Л1тах/лО2 //, где D — диаметр кольце- вой поверхности среза, см; Н — высота распорного штампа, см 3. Вычисляют значения Ф и С
Посту- патель- ный срез	1. На заданной глубине поперечные лопасти вдавливают в породу и нагру- жают рабочий наконечник ступенями давлений по (0,1—0,2) 105, Па до мо- мента соприкосновения со стенками скважины 2. На породу создают нормальное давление р/ (см. табл. 183)	1. т = 0,95 Pfnax/Л где F— площадь поверхности среза, см2 2. Вычисляют значения Ф и С
	3.	На поперечные лопасти создают ступенчато возрастающую срезающую вертикальную нагрузку. Размер сту- пени — нс более 0,05р 4.	Фиксируется максимальное со- противление породы вертикальному смещению Ргоах 5.	Опыт прекращают после уста- новления РП1ах, а также вертикаль- ного перемещения рабочего наконеч- ника не менее 50 мм	
ИСПЫТАНИЕ НА СРЕЗ ЦЕЛИКОВ ПОРОДЫ
Ц е л ь испытаний, у с л о в и я п р н щенения. Испытания на
срез проводятся для определения прочностных характеристик пород. Выпол-
няются в горных выработках выше уровня грунтовых вод.
По сравнению с лабораторными исследованиями полевые испытания дают
более надежные результаты, так как они позволяют определять прочностные
характеристики, свойственные массиву породы и учесть наличие ослабленных
зон, трещин, изменчивость состава и т. д.
Испытания на срез целиков породы осуществляются различными методами
(табл. 184).
232
Таблица 183
Режим испытаний кольцевым и поступательным срезом
Породы	Глубина испыта- ния. м	Нормальное дав- ление р,. 10* Па			Время выдержки нормального давле- ния, мин	Время * выдержки ступени'срезающей нагрузки, мин
		Pi		Pl		
Пески средней крупности, мел-	1—5	0.5	1.5	2,5	15	3
кие и пылеватые, маловлажные и влажные, средней плотности Твердые и полутвердые глины, суглинки, твердые супеси	5—10	1.0	2.0	3.0	15	3
	10—20	1.5	2.5	3.5	15	о
Пески те же, рыхлые	1—5	0.5	1.0	1.5	30	5
Тугопластичные глины и суглин-	1 5-10	0.5	1.5	2.5	30	5
ки. пластичные супеси	/ 10—20	1.0	2.0	3,0	30	5
Таблица 184
Испытания на срез целиков породы
Метод
Породы
Порядок проведения испытаний
Испытание в
обойме (кольце)
(см. рис. 16):
консолидиро-
ванный срез
Крупнообломоч-
ные с включения-
ми до 80 мм; пес-
чаные; глинистые
твердые, полу-
твердые, туго-
пластичные, мяг-
копластичные
1. Породы в целике (число целиков
не менее 3) уплотняют давлением от
1,0 до 5,0-105 Па, при котором в по-
следующем производят срез. Каждую
ступень (от 0,25 до 1,0* 105 Па) выдер-
живают 5—30 мин, а конечную сту-
пень до условной стабилизации — при-
ращения осадки целика, не превы-
шающего 0,1 мм за 0,5—2 ч в зависи-
мости от вида и состояния породы
2. Производят срез касательной на-
грузкой ступенями, не превышающими
10 % давления. На каждой ступени
срез проводят до условной стабили-
зации — приращения перемещения
кольца в плоскости среза, не превы-
шающего 0,1 мм за 1—5 мин. Испыта-
ния заканчивают при мгновенном сре-
зе (срыве) или общей деформации более
50 мм
233
Продолжение табл. 184
Mctoi
Породы
Порядок проведения испытания
неконсолиди-
рованный срез
। • 1
i i	I
Испытание при
помощи обруше-
ния целиков по-
роды (см. рис. 17)
Испытание при
помощи обруше-
ния и среза по ме-
тоду ВНИИМИ
(см. рис. 18)
Испытание ме-
тодом выпирания
призмы породы
(см. рис. 19)
Испытание ме-
тодом раздавли-
вания целиков по-
роды (см. рис. 20)
Глинистые ту-
гопластичные,
мягкопластичные
при степени влаж-
ности G > 0,8
Песчаные, гли-
нистые, крупно-
обломочные
Крупнообломоч-
ные (обрушение);
слоистые связные
и полускальные
(срез)
Песчаные, гли-
нистые. крупнооб-
ломочные
Глинистые от
твердых до туго-
пластичных
Производят срез касательной на-
грузкой при давлениях от 0,5 до
1,5- 105 Па не позже 5 мин после при-
ложения давления
Обрушение осуществляют на двух
целиках (призмах) с помощью домкра-
та или рычажного нажимного винта с
замером усилия.
Обрушающее усилие (1,5 —7,0 )• 10JH
При помощи домкрата создают на-
грузку на призму породы размером
0.5X0,5X0,7 м и больше. После обру-
шения или среза испытания прекра-
щают. Время испытаний 10—15 мни
1.	При помощи домкрата создают
нагрузку на призму ступенями по
0,5-10* Н. Время приложения каж-
дой ступени 15—30 мин. Нагрузку уве-
личивают до тех пор, пока не произой-
дет срез
2.	Испытание продолжают до вы-
пирания призмы на поверхности сколь-
жения на (0,08—0,1) А. Отмечают на-
грузку, соответствующую перемеще-
нию сдвинутой призмы по поверхности
скол ьжения
3.	Срезанную породу снимают и об-
нажают поверхность скольжения.
В трех сечениях замеряют коорди-
наты поверхности скольжения
1. При помощи домкрата на призму
породы квадратного сечения 40X40 см
передают давление ступенями по (0,1—
0,2) • 10* Па. Время приложения каж-
дой ступени 20 мин
2. Фиксируют разрушающую на-
грузку
При м с ч «1 н и е. Обработка результатов проводится по специальным методикам,
изложенным в ГОСТ 23741—79 и работе (5).
Оборудован и е. В состав оборудования входят: устройство для соз-
дания нормальной и касательной нагрузок, упорное устройство, измерительная
система. В качестве устройства для создания нагрузки чаще всего применяются
гидравлические домкраты (рис. 16—20).
Число и размещение и с п ы т а и и й. На выбранной площадке
строительства испытания проводят в шурфах, размещаемых на типичных уча-
стках в пределах основных геоморфологических элементов. Число опытов на
участке для каждого характерного инженерно-геологического элемента должно
быть не менее двух.
23-1
Рис. 16. Схема установки для испыта-
ний на срез целика породы в обойме:
1 — целик породы; 2 — обойма; 3 — штамп;
4 — вертикальный домкрат; 5 — шарико-
вая обойма; 6 — упорная балка; 7 —
анкерная свая; 8 — горизонтальный дом-
крат
Рис. 17. Схема установки для обру-
шения целика породы:
а — разрез: б — план; / — целик по-
роды; 2 — анкерная свая; 3 — штамп;
4 — динамометр; 5 — упорная балка;
6 — нажимной винт
Рис. 1Я. Схема испытаний иа срез
по методу ВНИИМИ:
с — под углом к слоистости; б —
вкрест слоистости
Рис. 19. Схема установки для испита
ний иа срез методом выпирания призмы
породы:
а — разрез; б — план; / — упорная стен-
ка; 2 — домкрат; 3 — динамометр; 4 —по-
движная вертикальная стенка; 5—прорезь
Рис. 20. Схема установки для испыта-
ний на срез методом раздавливания це-
лика породы:
/ — целик породы; 2 — штамп; 3 — дом
крат; 4 — упорная балка; 5 — анкерная сва»
231
При изысканиях для проектирования зданий и сооружений испытания на
срез проводят, как правило, в двух-трех точках под каждое основное здание
н сооружение, а в простых инженерно-геологических условиях — в двух-трех
точках для группы зданий и сооружений (СН 225-79).
ИСКИМЕТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ *
Цель испытаний, условия применения. Испытания про
водятся в буровых скважинах для оценки однородности и изменения прочно-
стных свойств глинистых и песчаных пород с
Рис. 21. Схема иски-
метра
/ — предохранительная тру-
ба; 2 — стержень; 3 — но-
жи; 4 — тяги; 5 — первич-
ный преобразователь; 6 —
кабель к регистрирующей
аппаратуре; 7 — устрой-
ство заклинивания в обсад-
ных трубах; 8 — обсадная
труба; 9 — трос к лебедке
включением крупнообломочиого материала до
20%.
Глубина испытаний не ограничена.
Сущность метода. Л1етод заключает-
ся в непрерывном измерении и записи сопроти-
вления резанию пород» которое осуществляется
с помощью прибора, оснащенного специальным
режущим профилем. В ходе искиметрических ис-
пытаний измеряют усилие, затрачиваемое на
преодоление сопротивления породы движущемуся
в ней режущему профилю. Это усилие численно
равно сопротивлению резанию, которое характе-
ризует прочностные свойства пород.
Преимущества и недостатки
метода. Метод позволяет характеризовать
породы непрерывно по всему разрезу. Испытание
проводится в сжатые сроки с минимальными ма-
териальными затратами.
Недостатком метода является отсутствие стан-
дартного оборудования и слабая разработка тео-
ретической основы.
Оборудование. Состоит из погруж-
ной части и регистрирующей аппаратуры, уста-
навливаемой на поверхности. Погружная часть
представляет собой трубчатый корпус, в прорези
которого расположены подпружиненные ножи.
Внутри корпуса размещен измерительный преоб-
разователь давления, связанный кабелем с реги-
стрирующей аппаратурой. Корпус снабжен меха-
низмом заклинивания в обсадных трубах (рис. 21).
Проведение и с и ы т а и и й. Погруж-
ную часть искиметра опускают в пробуренную
скважину. При спуске ножи, одним концом шар-
нирно закрепленные в корпусе, складываются. При
подъеме ножи врезаются в породу и сопротивление
резанию передается на измерительный преобразо-
ватель давления. Поступающая от преобразова-
теля информация передается на поверхность, и иа
ленте самописца фиксируется непрерывная диа-
грамма сопротивления резанию. Если буровая
скважина закреплена обсадными трубами (в не-
устойчивых породах), то погружную часть за-
клинивают в башмаке обсадных труб и она поднимается на поверхность
вместе с ними.
Обработка результатов испытаний. Обработка состоит
в совместном анализе диаграммы сопротивления резанию с результатами буро-
вых, лабораторных работ, а также с результатами других полевых методов. На
Название происходит от обозначения Sk — сопротивление резанию.
236
основе этого рассмотрения выделяют инженерно-геологические элементы и лито-
логические разности, оценивают однородность пород, характер изменения и по-
казатели прочностных свойств.
ИСПЫТАНИЯ НАТУРНЫХ СВАЙ
Виды и цель испытаний. На стадии проектно-изыскательских
работ и при строительстве зданий и сооружений применяются следующие методы
испытания свай:
—	динамической (ударной или вибрационной) нагрузкой—для проверки
возможности погружения свай на намеченную глубину, для опенки их несущей
способности, определяемой по величине отказа, а также для относительной оценки
однородности грунтов по их сопротивлению погружению;
.	— статическими осевыми вдавливающими нагрузками — для определения
несущей способности свай на вдавливание и зависимости величины перемещений
в грунте от нагрузок;
—	статическими осевыми выдергивающими нагрузками —для установления
несущей способности свай на выдергивание;
—	статическими горизонтальными нагрузками — для выяснения зависимости
перемещений свай в грунте от горизонтальных нагрузок.
На стадии проектно-изыскательских работ испытания проводят с целью
получения данных, необходимых для обоснования выбора проекта фундаментов
и определения их параметров, а на стадии строительства — с целью контроля
соответствия несущей способности свай расчетным нагрузкам, предусмотренным
в проекте свайного фундамента.
Условия применения. В соответствии с ГОСТ 5G86—78 испыта-
нию подвергаются все виды свай, в том числе сваи-оболочки, независимо от их
материала, способа погружения или устройства в грунте. Стандартом не пред-
усматриваются испытания свай в вечномерзлых грунтах, а также испытания
с замачиванием. Такие испытания проводятся по специальным методикам.
Сущность методов испытания свай заключается в следующих
основных операциях:
испытание динамическими нагрузками — забивка свай с подсчетом количе-
ства ударов. Если сваи погружают вибрационным способом, то при этом опре-
деляют время погружения;
испытание статическими осевыми вдавливающими нагрузками — осевое за-
давливание свай в грунт с замером перемещения (осадки) свай от различных
нагрузок;
испытание статическими выдергивающими нагрузками — извлечение свай
из грунта с замером перемещения (выхода) свай от различных усилий;
испытание статической горизонтальной нагрузкой — загружеиие свай в го-
ризонтальной плоскости с замером перемещения свай при различных нагрузках.
Преимущества и недостатки методов. Из всех существу-
ющих методов определения параметров свайных фундаментов методы испытании
натурных свай дают самые достоверные результаты. В то же время эти методы
являются самыми дорогими. Испытания, как правило, проводятся в течение
длительного времени, требуют больших затрат на организацию работ.
Оборудование. В зависимости от вида испытания свай применяется
соответствующее оборудование: для испытания свай динамической нагрузкой
используется оборудование, применяемое для забивки и вибропогруження свай
в производственных условиях; в состав оборудования для испытания сван стати-
ческой вдавливающей нагрузкой входят устройство для погружения свай и изме-
рительная система; оборудование, применяемое для испытания свай статическими
выдергивающими нагрузками или статическими горизонтальными нагрузками,
включает систему упоров и балок, домкраты, измерительную систему.
В зависимости от способа нагружения испытываемой сваи и системы воспри-
ятия реактивных сил (анкеровки) используются различные установки (табл. 185,
рис. 22—24).
Число и размещение испытаний. Эти параметры устанавли-
ваются и обосновываются программой работ. При этом, согласно требованиям
237
Таблица 185
Установки для испытаний свай (по ГОСТ 5686—78)
Вид испытаний	Название установки	Анкеровка
Динамическими на-
грузками
Статическими вдавли-
вающими нагрузками
То же
>
»
Статическими выдер-
гивающими нагрузками
Статическими горизон-
тальными нагрузками
Строительные машины
Установка с гидравли-
ческим домкратом
То же
Установка с тариро-
ванным грузом
Комбинированная ус-
тановка
Установка с гидравли-
ческим домкратом
То же
Система балок или
ферм, закрепленных на
анкерные сваи
Грузовая платформа
Система балок с ан-
керными сваями и гру-
зовая платформа
Система упоров, балок
Упор для домкрата
Рис. 22. Схемы установок для испыта-
ний свай статической вдавливающей
нагрузкой:
а — с гидравлическим домкратом, упор-
ной балкой и анкерными сваями; б — с
домкратом и грузовой платформой; л —
с тарированным грузом; г — комбиниро-
ванная; 1 — испытываемая свая; 2 — ре-
перная система с прогибомсрамн; 3 —домкрат с манометром; 4 — упорная
балка; 5 — анкерные сваи; 6 — опора; 7 — грузовая опора; Л — груз; 9 —
тарированный груз
СНиП 11-17-77, иа стадии изысканий под каждое здание или сооружение должно
назначаться иг менее двух испытаний.
Испытания проводятся на расстоянии 1—5 м от буровых скважин (шурфов),
из которых отбирают монолиты пород для лабораторных исследований и проводят
полевые исследования состава и свойств пород.
Число свай, подлежащих контрольным испытаниям при строительстве, уста-
навливается техническим заданием в следующих пределах:
при испытаниях динамической нагрузкой — до 1 % общего числа свай на
данном объекте, но ие менее 5 шт.;
при испытаниях статической вдавливающей нагрузкой — до 0,5 % общего
числа сван, но ие менее 2 шт.;
при испытаниях статической выдергивающей или горизонтальной нагруз-
ками — регламентируется программой испытаний, ио не менее 2 шт.
Подготовка к испытаниям. Сваи, предназначенные для поле-
вых испытаний, перед погружением в грунт проверяются на соответствие требо-
238
ванням ГОСТ 19801.0—78 или техническим условиям для свай, на которые от-
сутствуют государственные стандарты.
Погружение сваи для испытаний производится с соблюдением правил произ-
водства свайных работ, предусмотренных СНиП II1-9-74.
При испытаниях свай статической и динамической нагрузками в зимних
условиях (кроме случая, когда динамические испытания производятся для опре-
деления возможности погружения свай в этих условиях) породу в местах испы-
таний оттаивают на всю глубину ее промерзания в зоне 1 м от сван. При испы-
таниях свай горизонтальной нагрузкой породу оттаивают в зоне не менее 2 м.
Породу поддерживают в талом состоянии до окончания испытаний.
J 4
Рис. 23. Схема установки для испыта-
ния сван статической выдергивающей
нагрузкой:
/ — испытываемая свая; 2 — реперная
система; 3 — у порки я балка; •/ — домкрат;
5 — система упоров; 6 — упоры
Рис. 24. Схема установки для испы-
тания свай статической горизонталь-
ной нагрузкой:
/ — испытываемая свая; 2 — реперная си-
стема; 3 — домкрат; 4 — упор
При испытаниях свай на замерзших акваториях между сваями и льдом дол-
жен сохраняться просвет не менее 10 см в течение всего времени испытании
Проведение испытаний и обработка результатов.
Испытания динамической нагрузкой включают:
—	при забивке сван — подсчеты числа ударов молота на каждый метр по-
гружения и общего числа ударов, а на последнем метре — числа ударов на каж-
дые 10 см погружения;
—	при вибропогружении свай — подсчеты времени на каждый метр погру-
жения и общего времени погружения, а на последнем метре — времени на каж-
дые 10 см погружения;
—	определение отказов забивных свай при добнвке после «отдыха*, т. е.
после перерыва между окончанием забивки и началом добнвкп.
Продолжительность «отдыха» устанавливается в зависимости от состава
и свойств пород: не менее 3 сут для песчаных (кроме водонасыщенных мелких
и пылеватых) и 6 сут для глинистых либо разнородных пород.
При прорезании песчаных пород и наличии под острием свай крупнообло-
мочных, плотных песчаных или глинистых пород твердой консистенции продол-
жительность «отдыха» допускается сокращать до 1 сут. Более продолжительный
срок «отдыха» (кроме мостов и транспортных гидротехнических сооружений)
должен устанавливаться при прорезании водонасыщенных мелких и пылеватых
песков и составлять не менее 10 сут; при прорезании глинистых грунтов мягко-
и текучепластичной консистенции этот срок увеличивают до 20 сут и более.
Добнвку свай производят последовательными залогами из 3 и 5 ударов.
Высота падения молота при добнвке остается постоянной для всех ударов. За
расчетный принимают наибольший средний отказ.
Обработка результатов динамических испытаний осуществляется на осно-
вании записей в журнале испытаний, который ведется в течение всего процесса
испытаний сваи. По этим данным строят график изменения отказов с по глубине /
239
и график зависимости общего числа удар»в /г от глубины погружения
(рис. 25). Масштаб графиков: по оси ординат (глубина забивки) — I : 100; по осн
абсцисс (отказ) — 1 : 1 н 1 см, равный 50 ударам при забивке или 1 мин при
вибропогружении.
Испытания статическими боевыми сдавливающими нагрузками начинают
после «отдыха», продолжительность которого принимается такой же, как и при
динамических испытаниях. Набивные (буронабивные) сваи испытываются после
доливания их бетоном до проектной прочности. Испытание проводится путем
передачи па сваю усилии от домкрата или массы тарированного гр>за.
Рис. 25. Пример графика испытании свай динамической нагрузкой:
/ — почво-растптсльныП слой; 2 — пеехн; 3 — глины; 4 — пески с гравием; 6 — свая
Загруженпс испытываемой сваи производится равномерно, ступенями на-
грузки, величина которой определяется программой испытаний, но не более
J/10 заданной нанбольшен нагрузки на сваю.
При заглубленни нижних концов свай в крхчнообломочные породы, граве-
листые и плотные пески, а также в глинистые породы твердой консистенции до-
пускается при испытании первые три ступени нагрузки принимать равными */6
заданной в программе наибольшей нагрузки на сваю.
На каждой ступени загруження сваи снимают отсчеты последовательно по
всем приборам в соответствии с табл. 186 При этом расхождения в показаниях
приборов нс должны превышать:
50 % — при осадках менее 1 мм;
30 % — «	«	от I до 5 им;
20 % — «	«	более 5 мм.
Таблица 186
Отсчет показаний по приборам при испытании свай
статическими осевыми вдавливающими нагрузками
(по ГОСТ 5686-78)
Номер отсче-
та
Время отсчета
1
2, 3, 4, 5
6, 7
7 и т. 1.
Сразу после приложения нагрузки
С интервалом через 15 мин
С интервалом через 30 мйн
Через каж (ын час до условной стаби-
лизации
140
За условную стабилизацию принимают осадку (перемещение) сваи в грунте
не более 0.1 мм за период, указанный в табл. 187.
Таблица 187
Условная стабилизация при испытаниях свай статическими осевыми
вдавливающими нагрузками (по ГОСТ 5686—78)
Породы
Период осадки не
более 0,! мм
Период осадки не
более 0.1 мм при ис-
пытании свай фунда-
ментов мостов
Крупнообломочные,
песчаные, глинистые
твердые
Глинистые полутвер-
дые, тугопластичные
Глинистые от мягко-
пластичных до текучих
Последний час
наблюдений
То же
Последние два
часа
Последние
30 мин
Последний час
Примечание. При отсутствии условной стабилизации в тече-
ние суток испытания прекращают вне зависимости от величины осадки.
Нагрузку при испытании свай доводят до величины, вызывающей их осадку
не менее чем на 40 мм. Если нижние концы свай заглублены в крупнообломочные
породы, плотные пески и глинистые породы твердой консистенции, то конечная
а — график зависимости осадки сваи S от нагрузки Р; б — график изменения осадки
сван S во времени t (по ступеням нагрузки)
нагрузка определяется программой работ. Но она должна быть не менее полутор-
ной величины несущей способности сван, определенной по результатам стати-
ческого зондирования грунта согласно СНиП П-17-77 или до расчетной нагрузки,
передаваемой на сваю.
241
После достижения наибольшей нагрузки испытываемые сваи разгружают.
Разгрузка производится ступенями, равными удвоенным величинам ступеней
загружены я. Наблюдения за упругим перемещением свай ведут при каждой
ступени разгрузки в течение 15 мин.
Обработка результатов испытаний свай статическими осевыми вдавлива-
ющими нагрузками производится на основании записей в журнале испытаний.
По этим данным строят график зависимости осадки (перемещения) от нагрузки
Рис. 27. Графики испытаний свай статической выдергивающей нагрузкой:
а — график зависимости выхода сваи из грунта Дв от выдергивающей нагрузки РпЫд;
б — график изменения выхода сваи во времени t (по ступеням нагрузки)
S = f (Р) и график изменения осадки во времени по ступеням погружения S =
= f (/) (рис. 26). Масштаб графиков: по оси ординат — 1 см, равный 1 мм пере-
мещения; по осп абсцисс—1 см, равный 5-Ю1 II нагрузки, и 1 мм, равный
10 мни времени выдержки нагрузки.
Испытания свай статическими осевыми выдергивающими нагрузками про-
водятся путем передачи усилия от гидравлического домкрата иа систему упоров,
связанных с испытываемой сваей. Загружение проводят ступенями нагрузки,
величина которой не должна превышать 1 10 заданной в программе наибольшей
нагрузки на сваю. Испытание на каждой ступени проводят до условной стаби-
лизации. За условную стабилизацию принимается перемещение сваи не более
чем па 0,1 мм за последние два часа наблюдений, а для фундаментов мостов —
не более 0,1 мм за последний час наблюдений.
242
Нагрузку доводят ступенями до величины, вызывающей перемещение (вы-
ход) сваи из грунта не менее чем на 25 мм.
Нагрузка при контрольном испытании свай на выдергивание, проводимом
в процессе производства работ, не должна превышать допускаемой проектной
и ] грузки.
Обработка результатов испытаний свай статическими осевыми выдергива-
ющими нагрузками производится на основании записей в журнале испытаний.
а
Рис. 28. График испытаний свай статической горизонтальной нагрузкой:
а — график зависимости перемещения сван А от горизонтальной нагрузки Рг; б — гра-
фик изменения перемещений сваи А во времени / (ио ступеням нагрузки)
По этим данным строят график зависимости величины выхода сваи из грунта от
выдергивающей нагрузки До = / (РЛЬ1Д) и график изменения выхода сваи во
времени по ступеням нагрузки Лв= f (/) (рис. 27).
Масштаб графиков: во оси ординат— 1 см, равный 1 мм выхода сваи, по
оси абсцисс — I см, равный 5-104 Н нагрузки, и I мм, равный 10 мин выдержки
нагрузки.
Испытания свай статическими горизонтальными нагрузками проводятся
путем передачи усилия от гидравлического домкрата на боковую поверхность
испытываемой сваи. Загружение проводят ступенями нагрузки, величина кото-
рых не должна превышать 1 10 заданной в программе наибольшей нагрузки на
сваю. Испытание на каждой ступени осуществляют до условной стабилизации.
За условную стабилизацию принимается перемещение сваи не более 0,1 мм
за последние два часа наблюдений.
Нагрузку доводят до величины, вызывающей горизонтальное перемещение
на уровне приложения нагрузки не менее 50 мм. Величина нагрузки при кон-
243
трольном испытании свай, проводимом в процессе производства работ, нс должна
превышать допускаемой проектной нагрузки.
Обработка результатов испытаний свай горизонтальными нагрузками произ-
водится на основании записей в журнале испытаний. По этим данным строят гра-
фик зависимости перемещений сваи от горизонтальной нагрузки Д = / (Рг)
и график изменения перемещений сваи во времени по ступеням нагрузки Д =
= / (Л (рис. 28).
Масштаб графиков: по оси абсцисс— 1 см, равный 1 мм перемещения; по
оси ординат— I см, равный 0,5-104 Н нагрузки, и 1 мм, равный 10 мин вре-
мени выдержки нагрузки.
Расчет несущей способности свай по результатам полевых испытаний произ-
водится в соответствии с п. 63 СНиП II-17-77 «Свайные фундаменты».
ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
II р н м е и е н и е. В настоящее время методы инженерной геофизики при-
меняются при инженерно-геологических изысканиях для решения разнообразных
геологических, гидрогеологических и специальных задач строительства здании
и сооружений (табл. 188).
К основным геофизическим методам относятся электро-, сейсмо-, магнито-,
гравиразведка л каротажные исследования в скважинах.
Электроразведка. Общие положения. Инженерная электрораз-
ведка объединяет большое число методов для изучения строения верхней части
разреза путем наблюдения особенностей распространения естественного или
искусственно созданного электромагнитного поля. Особенности распространения
электромагнитного поля в земной коре зависят от электрических свойств разреза,
размеров питающих линий и частоты применяемого поля.
Электрические свойства горных пород. Одним из важнейших параметров,
характеризующих электрические свойства, является удельное электрическое
сопротивление горных пород, которое измеряется в омах на кубический метр.
Величина удельного электрического сопротивления горных пород варьирует
от долей до сотен тысяч омметров. Она зависит от ряда факторов: литологического
состава, структуры, степени и характера пористости и трещиноватости, содержа-
ния в порах и трещинах воды и степени ее минерализации. Величины удельного
электрического сопротивления для горных пород, наиболее часто встречающихся
в инженерно-геологической практике, приведены в табл. 189.
Сейсморазведка. Общие положения. Сейсмические методы иссле-
дования объединяют группу способов изучения строения, структуры и физико-
механических свойств горных пород на основе наблюдения за распространением
в этих толщах упругих колебаний, вызванных динамическим воздействием в ка-
ком-либо месте внутри или на поверхности толщ.
Особенности распространения упругих волн в земной коре зависят от упру-
гих и плотностных свойств среды.
Упругие свойства горных пород. Упругие свойства изотропной среды могут
быть полностью определены с помощью двух параметров: скоростей распростра-
нения продольных и поперечных объемных упругих волн. Эти скорости для гор-
ных пород, наиболее часто встречающихся при инженерно-геологических изы-
сканиях, приведены в табл. 190.
Скорость продольных упругих волн достаточно хорошо увязывается с де-
формационными свойствами массивов, сложенных скальными и полускальными
породами (СНиП 11-16-76).
Магниторазведка. Общие положения. Магниторазведкой назы-
вается метод исследования геологического строения земной коры, основанный на
изучении распределения в пространстве изменений геомагнитного поля, возни-
кающих вследствие неодинаковой намагниченности различных горных пород.
Магниторазведка в комплексе с другими методами применяется в инженерно-
строительных изысканиях сравнительно редко и, как правило, для решения
специфических задач, указанных в табл. 188. В любом случае применения маг-
ниторазведки в инженерно-геологических изысканиях необходимо получить
результаты высокой точности и использовать аппаратуру максимальной чув-
244
Таблица 188
Применение геофизических методов
Инженерно-геологические и
гидрогеологические задачи
[ Геофизические методы решения
задач
1.	Г е о л о г о- л и т о л о г и ч е -
с к о е строение (определение
условий и форм залегания верхних
отложений, расчленение толщи отло-
жений, определение глубины залега-
ния кровли скальных пород, выявле-
ние зон трещиноватости и т. д.)
2.	Состояние и свойства
горных пород
Деформационные и прочностные ха-
рактеристики
Содержание глинистых частиц, плот-
ность, влажность
Электрическое сопротивление
Коррозионная активность
Степень выветрелости
Анизотропия горных пород
Напряженное состояние массивов
Сейсмические характеристики
Электроразведка ВЭЗ, КВЗ, ЭП, ме-
тод индукции; сейсморазведка МПВ,
КМПВ; магниторазведка, гравираз-
ведка; каротаж: радиоактивный, элек-
трический, сейсмический, сейсмоаку-
стически й
Сейсморазведка КМПВ, МОВ; каро-
таж сейсмический
Каротаж радиоактивный ГГК, НГК,
ННК
Электроразведка ВЭЗ; каротаж элек-
трический Б КЗ, КС, ПС
Измерение удельного электрическо-
го сопротивления грунтов (УСГ)
Сейсморазведка КМПВ; электрораз-
ведка КВЗ
Сейсморазведка КМПВ; электрораз-
ведка КБЗ
Сенсмоак}стика (поверхностные на-
блюдения и каротаж)
Сейсморазведка КМПВ, МОВ, ВСП;
каротаж сейсмический
3.	Фи зико - геологиче-
ские явления
Изучение оползней
Выявление пустот естественного или
искусственного пронсхождения
Выявление зон интенсивного раз-
вития карстово-суффозиониых процес-
сов и оценка их относительной интен-
сивности
Электроразведка ВЭЗ. КВЗ, ЭП;
сейсморазведка КМПВ; МПВ, МОВ;
резистивиметрия по скважинам; ка-
ротаж: радиоактивный (ГГК, ННК.
ГК), термический, сейсмоакустический
Электроразведка ВЭЗ, КВЗ, ЭП;
сейсморазведка КМПВ; МПВ, МОВ;
гравиразведка; магниторазведка с про-
тонными магнитометрами
Электроразведка ВЭЗ. КВЗ, ЭП, ЕП
метод «Радиокип» (наземный или воз-
душный вариант), метод радиоволно-
вого зондирования (РВЗ)
4.	Подземные воды
Определение глубины залегания
грунтовых вод
Оценка мощности обводненной тол-
щи
Определение направления подзем-
ного потока
Определение скорости подземного
потока по одной скважине и т. д.
Сейсморазведка КМПВ, МПВ; элек-
роразведка ВЭЗ, КВЗ, ВЭЗ-ВП; ре-
зистивнметрия скважин
245
Продолжение табл. 188
1 hiженерно-геологические и
гидрогеологические задачи
Геофизические методы решения
задач
5, Специальные иссле-
дования для строитель-
ств !
Сейсмическое микрорайонировапие
территорий и участков в сейсмоопас-
ных районах
Проверка состояния основании и
фундаментов инженерных сооружений
Поиски погребенных стен, фунда-
ментов, валов, труб, занесенных кана-
лов и т. п.
Сейсморазведка КМПВ; каротаж сей-
смический, сейсмоа кусти чески й, ра-
диоактивный (ГГК); электроразведка
ВЭЗ, КВЗ; наблюдения за слабыми
землетрясениями с помощью времен-
ных сейсмостанций; расчеты акусти-
ческой жесткости по данным испыта-
ний пород штампами
Электроразведка ВЭЗ, ЭП; радио-
кип; каротаж радиоактивный (ГГК),
сейс.моакусти ческий; сейсморазведка
КМПВ с оценкой затухания колебаний;
гравиразведка; магниторазведка
Электроразведка ВЭЗ, ЭП; радиокип;
сейсморазведка КМПВ, сейсмоаку-
стичсские методы; магниторазведка
Таблица 189
Удельное электрическое сопротивление пород гулшдной * зоны
_______________(по РСН 43-74 Госстроя РСФСР)
Горная пород.'	Состояние горной породы	Удельное электриче- ское сонротипленне (УЭС). Ом-м
Почвенный слой	Влажный	50—10 000
Пески	Маловлажныс Влажные Насыщенные водой	4 000—150 000 150—2 000 40—400
Супеси	Твердые и пластичные Текучие	40-170 20-70
Суглинки	Твердые и мягкопластичные Текучепластичные и текучие	18—44 16-36
Глины	Твердые и мягкопластичные Текучепластичные и текучие	2—26 1—16
Галечники чистые	Влажные 11 асыщен и ыс водой	400—10 000 200—1 000
Вал у нно-галечниковые отложения с глинистым заполнителем	Заполнитель: твердый и мягкопчастичный текучепластичный и теку- чий	90—500 70-300
• Гумидная зона характеризуется развитием пресных вод с общей минерализацией
0,5—0.8 г/л при температуре от 0,5 до 20 fcC.
246
Продолжение табл. 189
I орка и порода	Состояние горной породы	Удельное электриче ское сопротивление (УЭС). Ом м
Валунно-галечниковые отложения с песчаным за- полнителем	Влажные Насыщенные водой	1 500—20 000 80—4 000
Скальные породы	Выветрелые Невыветрелые	30-400 250—1X 10s
Таблица 190
Скорость упругих волн (по В НМД 16-73 Госстроя РСФСР)
Горная порода	Состояние горной породы	Скорость про- дольных уп- ругих волн 1'р» с	Скорость поперечных упругих волн V. м/с
Почвенный слой	Влажный	40-500	15—200
Пески	Маловлажные Влажные Насыщенные водой	80—400 200—1000 1500-1800	40—300 100-700
Супеси	Твердые и пчастичные Текучие	300—700 1700-1900	100-350
Суглинки	Твердые и мягкоплас- тичные Текучепластичные и те- кучие	300—900 1600—1900	80—450
Глины	Твердые и мягкоплас- тнчные Текучепластичные и текучие	1100-1300 1750—2200	200—700
Галечники чистые	Влажные Насыщенные водой	500—1100 2000-3300	300—800
Валунно-галечниковые отложения с песчаным заполнителем	Влажные Насыщенные водой	800—1100 2200—3300	300-600
Валунно-галечниковые отложения с глинистым заполнителем	Заполнитель: твердый и мягко- пластичный текучепластичный и текучий в	800—1300 2300—3400	300—800
Скальные породы	Выветрелые Невыветрелые	1000—3300 2000—7000	200-600 1000—4000
247
ствительностн, так как объекты разведки обычно обладают лишь слабыми анома-
лиями поля,
Магнитные свойства горных пород. Способность горных пород к намагни-
чиванию под действием внешнего поля называется магнитной восприимчивостью.
Для осадочного чехла территории СССР значения магнитной восприимчи-
вости изменяются в пределах от 5-1(Гб до 7-КГ* ед. СМ.
Магнитная восприимчивость магматических и метаморфических горных
пород колеблется в еще более широких пределах: для магматических пород —
от 12-10 ° до 12-10 2 ед. СИ, а для метаморфических — от 0 до 15- Ю“2 ед. СИ.
Г р ав и разведка. Гравиразведкой называется метод исследования
геологического строения земной коры, основанный на изучении поля силы тя-
жести на поверхности земли, связанного с распределением масс горных пород,
слагающих верхние части земной коры.
Гравиразведка при инженерно-геологических изысканиях применяется
в комплексе с другими методами в качестве вспомогательного метода для полу-
чения данных о физических свойствах объекта, однако в отдельных случаях ее
используют и как самостоятельный вид разведки. Физическим основанием для
применения гравиразведки является наличие достаточных различий в плотно-
стях изучаемого объекта и вмещающих пород или в плотностях различных слоев
горных пород.
Каротажные методы. Каротажными методами называется сово-
купность геофизических методов исследования горных пород в скважинах, а также
способы контроля технического состояния самих скважин. Каротажные методы,
как правило, входят в комплекс геофизических исследований, реже применя-
ются самостоятельно.
Глава VIII
БУРОВЫЕ РАБОТЫ
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Назначение буровых работ. Скважины при инженерно-
геологических изысканиях бурят для изучения литологического разреза и гидро-
геологических условии, отбора образцов породы и проб воды, проведения опытно-
фильтрационных работ и полевых исследований состояния и свойств горных
пород.
Особенности инженерно-геологических с к в а-
ж и н. К наиболее важным особенностям относятся:
—	небольшая глубина скважин, определяемая видом сооружения и геоло-
гическими условиями;
—	незначительное изменение диаметра скважины;
—	непрерывный отбор образцов породы по всему интервалу бурения;
—	проведение различных полевых исследований свойств пород, которые
часто бывают более продолжительны, чем сам процесс бурения;
—	разнообразие природных условий: скважины бурят на земной поверхно-
сти, в подземных выработках, на акваториях рек, озер, водохранилищ и морей;
—	быстрое бурение скважин, частые переброски, разбросанность объектов
изысканий по площади и как результат — большие затраты времени на органи-
зацию подготовительных и ликвидационных работ.
Классификация буровых скважин. По своему назначению
инженерно-геологические скважины делятся на зондировочные, разведочные,
инженерно-гидрогеологические и опытные. Разновидностью разведочных сква-
жин являются технические (табл. 191).
В соответствии с глубиной бурения скважины подразделяются на:
—	мелкие — до 10 м;
—	неглубокие — от 10 до 30 м;
—	средней глубины — от 30 до 100 м;
—	глубокие — свыше 100 м.
Классификация способов бурения. Способы бурения
различаются:
—	по характеру воздействия на горную породу, при котором происходит
се разрушение (механическое, гидродинамическое, термическое и т. д.);
—	по способу создания разрушающих усилий при механическом бурении
(вращательное, ударное, вибрационное, залавливающее, ручное и т. д.);
—	по сохранности горной породы в процессе бурения (колонковое, кольце-
вым забоем, бескерновое);
—	по виду породоразрушающего инструмента (твердосплавное, алмазное,
дробовое);
—	по способу удаления продуктов разрушения горных пород (с промывкой,
С продувкой, шнековое, «всухую»);
—	по конструкции вращателя буровых установок (шпиндельное, роторное);
—	по типу буровой забойной машины (пневмоударное, гндроударное и т. д.).
Выбор способа бурения. Способ бурения зависит от геолого-
литологического строения, стадии изысканий, назначения скважины, поставлен-
ной инженерно-геологической задачи. В общем случае выбранный способ бурения
должен обеспечивать получение необходимой инженерно-геологической инфор-
мации и высокую производительность бурения. Наиболее достоверную инженер-
но-геологическую информацию позволяют получить способы бурения, дающие
образцы породы в виде столбика, образовавшегося в результате кольцевого
249
Таблица 191
Классификация скважин ни назначению
Тин	Диаметр, мм	Назначение	Виды работ в скважинах
Зонднро- вочные	33—190	Установление границ между скальными и не- скальными породами; границ распростране- ния насыпных, заторфо- ваиных, мерзлых грун- тов; определение уров- ня подземных вод	Наблюдения за уров- нем подземных вод
Разве- дочные	НО—219	Детальное изучение геологического разре- за, текстурных и струк- турных особенностей породы, определение плотности сложения и консистенции	Наблюдение за уров- нем подземных вод, ка- ротаж, прессиометрия, испытание па срез
Техниче- ские	110-219	Отбор монолитов	То же
Инженер-	110—425	Изучение гидрогео-	Опыгно-фильтрацион-
ио-гидрогео- логические	и больше	логических условии строительства и экс- плуатации сооружений	ные работы — откачки, нагнетания; определение скорости и направления движения подземных вод, режимные наблюдения, каротажные работы
Опытные	33-2000	Нолевые исследова- ния состояния и свойств пород	Испытание пород штам- пами, на срез; прессио- метрия, иски метр и я, ка- ротаж; нагнетание возду- ха, цемента
Таблица 192
Рациональное применение различных способов бурения
Способ бурения	Параметры бурения		Рациональное применение
	диаметр, мм	глубина, м	
Колонковое:			
с промывкой (продувкой)	33—168	До 100 и больше	Крепкие скальные и полускальные породы
«всухую»	110—219	До 30	Выветрившиеся скаль- ные, устойчивые песчано- глинистые, мерзлые по- роды
Удар но-канат- ное	89—325 и больше	До 30 и больше	Песчано-глинистые, в том числе неустойчивые и обводненные, валунно- галечные породы
Вибрационное	89—168	До 20-25	Устойчивые песчано- глинистые породы
Медленновраща-	70—650	До 30	То же
тельное			
Шнековое	70—200	До 30	Однородные пески боль- шой мощности
250
разрушения забоя скважины. К этим способам относятся колонковый, ударно-
канатный кольцевым забоем и вибрационный способы. Они имеют наиболее
широкое распространение при инженерно-геологических изысканиях. Приме-
няются также медленно-вращательное и шшковое бурение. В с*язп с тем, что
в ряде случаев на одном и том же участке встречаются породы с резко отлича-
ющимися физико-механическими свсй^вамл, при бурении скважин часто при-
меняют не один, а несколько способов бурения, комбинируя их последовательно
в соответствии со свойствами проходимых пород (комбинированное бурение).
В табл. 192 приводятся рекомендации по рациональному применению различных
способов бурения,
БУРОВЫЕ УСТАНОВКИ
Класс и фи нация. Буровая установка включает буровую вышку,
буровое здание, другие наземные сооружения, а также буровое и энергетическое
оборудование, необходимые при бурении скважин. Буровые установки разде-
ляются: по способу бурения — на вращательные, ударные, вибрационные и др.;
по транспортабельности — на стационарные, передвижные, самоходные и пере-
носные.
Стационарная буровая установка не имеет собственной транспортной базы.
Передвижная буровая установка имеет собственную транспортную базу,
перемещается буксированием. Для передвижных буровых установок исполь-
зуются транспортные базы на колесном, гусеничном и санном ходу или плав-
средства.
Самоходная буровая установка — это установка, оборудование, механизмы
и мачта которой смонтированы па транспортных средствах.
Переносная буровая установка — это установка, перемещаемая вручную
или вьюками.
Выбор буровых установок. Определяется целевым назначе-
нием, jдубиной бурения, конечным диаметром, проходимыми породами, природ-
ными условиями, а также техническими возможностями изыскательской органи-
зации. Выбор буровых установок осуществляется по их техническим характери-
стикам (табл. 193—196). При бурении скважин с промывкой применяются буро-
вые насосы (табл. 197), с продувкой воздухом — компрессоры (табл. 198). *
Буровые забойные машины. 1 !х отличительная черта — по-
родоразрушающий инструмент приводится в действие непосредственно в буровой
скважине. Сюда относятся: пневмоударник, гидроударник, турбобур и элек-
тробур.
Таблица 193
Техническая характеристика вращательных переносных
установок для бурения скважин глубиной до 10 м
Параметры	Мотобур Д-10М	Колонковый м гтобур КМ-10	ПБУ-10
Глубина бурения, м Начальный диаметр скважины, мм Категория пород по буримости Частота вращения инструмента, об мин Двигатель Габаритные размеры, мм: высота ширина Масса, кг	10 75 1—III 175—188 Дружба-4 445 725 14,5	3; 10 70—100 I-VI 270—600 Дружба 1400 638 32	До 10 47—75 I—IV • 80-200 Дружба-4 1280 585 34
251
О1 to	Техническая характеристика установок для бурения скважин глубиной 10	30 и							аблица 194
Параметры	ПВБСМ-15	У КБ-12/25. УКБ-12/25С	УБП-15М	БУКС-ЛГТ	БУЛИЗ-15	| УБР-1	| УБ Р-2	| УБСР-25
Глубина сква-	15	25	15	15	15	15	1	15	1
жнны, м Начальный дна-								
	70	До 140	168	168	168	121	]	253	715
метр, мм								
Категория по-	I—IV	I—IX	1—V	I—V	I—IV	I—V	I I—V	1 I \г
род по буримости								
Способ бурения	Враща- тельный	Враща- тельный	Ударный	Ударный	Вращатель- ный, виб-	Ударный, медленно-	Ударный, медленно-	Медлен но- вращатель-
					рационный	вращатель-	вращатель-	ный, удар-
Частота враще-	70—700	100—1200		—	32—165	ный 7—12	ный 12—76	ный 55—107
ния инструмента, об/мин								
								
Грузоподъем- ность лебедки, кг	До 300	—	1000	700	1200	1000	1800	3000
Высота мачты, м	—•	—-	5,6	5,0	5,2	7	в	7,5
Привод	Дружба	Дружба-4	УД-2	Д-300	Двигатель	Двигатель	Двигатель	Двигатель
Транспортная	Съемные	Съемные	Одноосный	Съемные	автомобиля Автомо-	Д-300 Полозья	24-8,5/11 Автомо-	трактора Трактор ТДТ-75
база	колеса	колеса; ав-	прицеп	колеса	биль		биль	
		томобнль УАЗ-469Б			УАЗ-452		ЗИЛ-131	
								
Габаритные раз- меры в транспорт- ном положении,								
мм:		1320						
длина			ъ	5100	4200	1900	2670	7 450
			1800					
ширина	540	1060		1400	1750	980	962 J	2 370
высота	1730	2020	2200	1400	2300	1350	8285	3 500
Масса, кг	90	137	1000	440	2030	1025	2000	.	12 500
Т а б л и па 195
Техническая' характеристика установок для бурения скважин глубиной 30—100 м
ео
Параметры	АВБ-2М	МБУ-1	УРБ-1В2	ЛБУ-50	УГБ-fOM	АВБ-З
Глубина скважины, м	40	30—50	30—100	50	50—100	20—100
Начальный диаметр, мм	219	219	135.* 146	200	230	168, 325
Категория пород по бу- римости	1— VII	I—VII	1-V •	I—V	I—VI!	I—VII
Способ бурения	Вибрацион-	Колонковый,	Колонковый,	Вращатель-	Колонковый,	Вибрацион-
	ный, ударный	медленновра- щательный, ударный	шнековый	ный, ударный	шнековый, ударный	ный, вибра- ционновраща- тельный, вра- щательный
Частота вращения ин- струмента, об/мин		30—120	50—192	14—104	70—200	
Высота мачты, м	7,5	,	6,2	—-	8,3	8	7,6
Привод	Двигатель	Двигатель	Двигатель	Двигатель	Двигатель	Двигатель
	автомобиля	трактора	вездехода	автомобиля	Д48-Л	Д-37-С31
Транспортная база	Автомобиль	Трактор	Гусеничный	Автомобиль	Автомобиль	Автомобиль
Габаритные размеры в транспортном положении, мм:	ГАЗ-66	ГТ-СМ 5900	вездеход л 1 'ТА	ЗИЛ-157К	ГАЗ-66	ЗИЛ-131
длина ширина	750)		9170	8380		7600
	2350	2585	2582	2315	2000	2350
высота	3400	3450	2915	2546	3000	3500
Масса, кг	6300	5000	6865	8440	5100	9900
to
Таблица 1 Об
Техническая характеристика вращательных установок для бурения скважин глубиной более 100 м
Параметры	УРБ-2Л-2	УКБ-200/300	СБУЭМ-150-ЗИВ	УРБ-2А	СБА-500	УКБ-4П(стан к СКБ’4)
Глубина скважины, м	30-200	200—300	150	150	300, 500	300,50
Начальный диаметр, мм	135, 190	132	151	151	112	112
Категория по буримости	I—XII	I—XII	I—XII	I—XII	1—ХИ	1—XII
Частота вращения инстру-	140—325	100—1500	94-608	100—300	120—1015	155—1600
мента, об/мин						
Усилие подачи, 104 Н	2,27	3,0—4,0	1.5		4,2—6,0	4.0—6,0
Грузоподъемность лебедки, кг	Лебедка от- сутствует	3200	2000	7000	2000	3200
Высота мачты, м	8.4	9.5	9	9,5	 '	14,7
Привод	Двигатель	Двигатель	Двигатель	Двигатель	Двигатель	Эдектродви-
Транспортная база	автомобиля	Д37Е-С2	Д-37МП	автомобил я	Д-37МГ1 или электролви- гатсл ь	гатсл ь
	Автомобиль ЗИЛ-131	Автомобиль ЗИЛ-131	Автомобиль ЗИЛ • 157 К Е	Автомобиль ЗИЛ-150	  	По требованию заказчика
Габаритные размеры в транспортном положении, мм:					•	
длина	8 820	3200	8230	10 900	1670	11 600
ширина	2 450	2500	2350	2 250	ИЗО	3 230
высота 4	3 370	3500	. 3300	3 300	1620	3 670
Масса, кт '	10 080	9790	8550	10 000	1318 (с электродви- гателем)	Станок-1600, установка — 14 000
I я блица 197
Техническая характеристика буровых насосов
Параметры	НБ-25/16	НБ-60/«0 (НБ-17Э)	НБ-120/4О	ГР-16/40	Н Б 1-320/63
Подача воды, л мин Макси мальное давлен ие, 106 Па	25	30-60	15—120	32—267	32—320
	16	40	40	40	63
Мощность привода, кВт I абаритныс размеры, мм:	3	3	7.5	22	22
длина	745	785	1900	1340	2100
ширина	325	536	990	930	1145
высота	365	385	930	1080	880
Масса, кг	44	145	680	550	1250
Таблица 198
Техническая характеристика компрессоров
Параметры	ОС СГ •	Ф-ВКС-5	о 1	с5 	о •
			и		
	£2	СО		г(	Е
Подача воздуха, м3/ ч	3	5	9	10	10,5
Давление сжатого воздуха, 105 Па	8	•в /	6	6	7
Привод	Элек-	Элек-	Дизель	Дизель	Дизель
	тродви-	тродви-	КДМ 46	КДМ-100	КДМ-100
	гатель	гатель			
Мощность приво- да, кВт	28	45	68	73,5	73,5
Габаритные разме- ры, мм:					
длина	930	4255	5080	5175	4700
ширина	1040	1880	2020	1850	1890
высота	1100	1715	2125	2550	1610
Масса, кг	1420	3000	6100	5500	5100
Примечание Компрессор ВУ-3/8 устанавливается на раме, остальные —
на колесном шасси.
255
Турбобур и электробур пока не применяются в инженерных изысканиях
Пневмоударник и гидроударник применяются для бурения в породах IV—
ХИ категорий.
Пневмоударник — буровая забойная машина, приводимая в действие энер-
гией сжатого воздуха и обобщающая удары породоразрушающе.му инструменту.
В крепких породах производительность пневмоударников в несколько раз выше,
чем при бурении вращательными установками. Техническая характеристика
пневмоударников приводится в табл. 199.
Таблица 199
Техническая характеристика пневмоударников
Параметры	Тип пневмоударника		
	РП-130	РП-111	РП-94
Диаметр скважины, мм Расход воздуха, mVmhh:	132; 152	113	96
общий	10—12	7	5
на работу пневмоударника	6,5	3,5	2,7 6- -7
Давление воздуха, 10ь Па	6—7	6—7	
Гидроударник — буровая забойная машина, приводимая в действие гидра-
влической энергией промывочной жидкости и сообщающая удары породораз-
рушающему инструменту. Производительность гидроударников выше произ-
водительности пневмоударников. Техническая характеристика гидроударников
приведена в табл. 200.
Таблица 200
Техническая характеристика гидроударников
Параметры	Тин гидроударника					
	ГВ-6	ГВ-5	гв-2	Г-5А |	Г-8	|	ГМД-2
Диаметр сква-	59	76; 93	93	96; 115	95; 115	115; 135
жины, мм Расход жидко-	80-100	130-150	160—180	300	200	200
стн, л/мин Перепад давле-	5-8	10-15	15	15	30	20—25
пня, 10ь Па Длина, мм	1550	1280	760	3850	2800	1660
Масса, кг	25	26	30	150	100	90
Срок службы, ч	400	400	400	600	500	500
БУРОВОЙ ИНСТРУМЕНТ
Классификация. Буровой инструмент подразделяется на техноло-
гический, вспомогательный, специальный и аварийный.
С помощью технологического инструмента буровой установкой производится
бурение скважины. Набор технологического инструмента, соединенного в опре-
деленной последовательности, называется буровым снарядом. Часть бурового
снаряда, которая непосредственно разрушает породу при бурении скважины,
называется породоразрушающим инструментом.
Вспомогательный инструмент предназначен для обслуживания технологи-
ческого инструмента при бурении. Он служит для выполнения спуско-подъемных
операций с буровым снарядом и обсадной колонной, предотвращения или устра-
256
нения геологических осложнений в скважине, разобщения различных слоев гор-
ных пород и других вспомогательных работ при бурении.
Специальный инструмент предназначен для выполнения работ, связанных
с полевыми исследованиями состава и свойств горных пород в буровых скважи-
нах, отбора образцов породы, проведения опытно-фильтрационьыч работ
и т. д.
Буровой инструмент подразделяется также в зависимости от способа буре-
ния, для которого он применяется. Например, буровой инструмент для колонко-
вого бурения, ударно-канаиюго, вибрационного, шнекового и т. д.
Буровой инструмент колонкового бурения.В состав
технологического инструмента входят: буровая ьоронка, колонковая труба,,
трубные переходники, бурильная колонна, ведущая труба, буровой
сальник.
Размеры буровых коронок и колонковых труб приведены в табл. 201. При-
меняемые стальные бурильные трубы имеют диаметр 33,5; 42; 50; 63,5 мм. Тол-
щина стенки соответственно 4,75: 5; 5,5; 6 мм, масса 1 м — 3.4; 4,6; 6; 8.5 кт.
Длина труб — 1,5; 3; 4,5; 6 м. Используются м>фтово-замковые и ниппельные
соединения бурильных труб. При бурении колонковым способом «всухую* нередко
используют бурильные трубы шнекового бурения со штыревым соединением.
Таблица 201
Диаметры буровых коронок, колонковых и обсадных труб
колонкового бурения, мм
Твердосплавные коронки	Алмазные коронки	Дрпбовые коронки	Трубы колонковые и обсадные	
наружный внутренний	наружный внутренний	наружный внутренний	наружный внутренний	внутренний ко* лонковых труб дробового буре- ния
151		150	146	131
107-133		125	137	
132		130	1^7 11§	122,5
88-114		105		
112	112	ПО	108	94,5
68—94	92	85	99,5	
93	93	91_	89	76
53—75	73	66	81	
76	76	75	73	60
58—59	59	54	65,5	w
59	59		57	
44	42		49.5	
4G	46		44	
31	зГ		37	
36	36		34	
21	22		27	
—	26 14	—	—	
9 Солодухин М. А. и др.
257
Таблица 202
Твердосплавные коронки
Коронка	Категория пород	Породы	Диаметр коронки, мм	
			наружный	внутрен- ний
1	*> Ля	3	4	5
М 1	1—III	Мягкие однородные (суглин- ки, глины, торф, мел)	151 132 112 93	112 92 73 57
М 2	II—IV	Мягкие с твердыми прослой- ками (глины, песчаники, мер- гели, известняки)	151 132 112 93	113 93 74 58
М5	II—IV	Мягкие однородные (глины, песчаники, ангидриты, глини- стые сланцы)	151 132 112 93	107 88 68 53
СМ3 (С)	IV-VI	Малоабразивные монолитные (аргиллиты, доломиты, гипсы, известняки)	151 132 112 76 59 46	133 114 94 59 44 31
СМ 4 (МР2НП— 1)	V—VI» частично VII	Малоабразивные монолитные и перемежающиеся по твердо- сти (алевролиты, аргиллиты, глинистые и песчаные сланцы, известняки, базальты, дуниты)	151 132 112 93 76	132 113 93 74 58
СМ 5 (1 НМ)	V-VI	Малоабразивные монолитные и слаботрещиноватые (доломи- ты, известняки, глинистые и песчаные сланцы, серпентини- ты)	151 132 112 93 76 59 46 36	133 114 94 75 59 44 31 21
СМ 6 (16 НА)	VI—VII	Малоабразивные монолитные и трещиноватые (доломиты, из- вестняки, серпентиниты, пе- ридотиты)	151 132 112 93 76 59 46	133 114 94 75 59 44 31
СТ 2 (СТ 6)	IV—VI	Малоабразнвные трещинова- тые перемежающиеся (извест- няки, частично окремненные доломиты, сланцы с твердыми включениями)	151 132 112 93 76 59 46	133 114 94 75 59 44 31
258
Продолжение табл. 202
Коронка	Категория пород	Породы	Диаметр коронки, мм	
			наружный	внутрен- ний
1	2 1	3	4	5
СА 1	VI—VIII	Абразивные монолитные, плотные мелкозернистые (пес- чаники, габбро, порфириты)	132 112 93 76 59 46 36	113 93 74 59 44 31 21
СА2 (БТ4)	VI—VII, частично IX	Абразивные монолитные и пе- ремежающиеся	(песчаники, алевролиты, диориты, габбро, порфириты, окварцованные из- вестняки)	76 59 46 36	59 44 31 21
САЗ (КН 1)	VI—VII, частично IX	То же	132 112 93	114 94 75
СА 4 (БТ-45а)	VI-V1I, частично IX	Абразивные монолитные и слаботрещиноватые (габбро, пироксениты, порфириты, дио- риты, дациты, гранатовые скар- ны)	132 112 93 76 59 46	114 94 75 59 44 31
Примечания. !. В таблице приведены обозначения и размеры коронок ти-
па М — по ГОСТ 10502—69. типа СМ. Ст и С А — по ГОСТ 11108—70. 2. В скобках дано
обозначение коронок до введения ГОСТ 11108—70.
В настоящее время выпускаются бурильные трубы диаметром 54 мм из алю-
миниевого сплава с ниппельным (ЛБТН-54) и муфтовым соединениями (ЛБТМ-54).
Трубы имеют толщину стенок соответственно 9 и 7,5 мм, массу 1 м с учетом со-
единений 4,4 и 4 кг.
В зависимости от крепости горных пород применяются коронки: твердо-
сплавные — в породах I—VIII категорий по буримости (табл. 202), дробовые —
в породах VII—XII категорий, алмазные—в породах VI—XII категорий
(табл. 203).
Алмазные коронки в инженерных изысканиях применяются в ограниченном
объеме ввиду малого диаметра бурения, не всегда позволяющего отобрать керн
нужного размера и выполнить в скважинах опытно-фильтрационные работы.
Дробовые коронки используются вместе с дробью. Для бурения пород VII—
VIII категорий по буримости применяют литую чугунную дробь диаметром 2,1 —
4,5 мм (Ns 2,5; № 3 к № 4); для бурения пород IX—XII категорий — стальную
дробь-сечку, литую стальную дробь размером от 1,8 до 4,5 мм.
В состав вспомогательного инструмента входят обсадные трубы, трубные
ниппели, трубный хомут, шарнирный хомут, подкладные вилки, кронблок,
элеватор, фарштуль. Обсадные трубы имеют тот же наружный диаметр, что и ко-
лонковые трубы.
9*	259
Таблица 203
Алмазные коронки
Породы	Категория пород по буримости			
	VI-V1II	VIII-X	IX—XI	X — хи
Малоабразнвные	МВС-1 МВС-2 МВС-2р	01 АЗ; 04АЗ; О5АЗ; МВИ; МВ К; А КВ	01 М3	02ИЗ; И МВ-4; ИМВ-5; ИМВ-9; ИМВ-10; АГ К
Абразивные	—	01А4 3 АИ	01М4	02И4; И МВ-7; IIMB-8
Высокоабразив- ные	—	—	——	03И5
В состав аварийного инструмента входят ловильный колокол, метчик, трубо-
рез, труболовка.
Буровой инструмент удар я о - капатног о бурения.
В состав технологического инструмента входят забивной стакан диаметром от 73
до 272 мм, желонка диаметром от 70 до 540 мм, ударное долото диаметром от 148
до 595 мм, ударная штанга, раздвижная штанга, канатныг замок, канат. Вспо-
могательный инструмент представлен обсадными трубами с ниппелями и муфтами
(табл. 204) и с пуск о-подъемным инструментом. К аварийному инструменту отно-
сятся ловильный колокол, метчик, труборез, труболовка, ловильный ерш.
Табл и ц а 204
Обсадные трубы ударно-канатного бурения
С ниппельным соединен нем		С муфтовым соединением	
Наружный	Толщина стенки, мм	Наружный	Толщина стенки, мм
диаметр, мм		диаметр, мм	
	Масса 1 м трубы, кг		Масса I н трубы, кг
57	3,75	168,3	6.5 .	7	8 .	9 .
	4,92		25,9 ’ 27,8 ’ 31,6 ’ 35,3 ’
			10 .	11
			39,0 ’ 42,6
73	3,75	219,1	7 .	8 .	9 .	10
	6,4		36,6 ’ 41,6’ 46,6’ 51,5
89	4	273,1	7.8.9
	8,38		45,9 ’ 53,3 ’ 58,6
108	4,25	325,9	9 .	10 .	11
	10,87		70,1 ’ 77,6 ’ 85.1
127	4.5	377	9 .	10 .	11 .	12
	13,59	им	81,7 ’ 90.5 ’ 99,3 ’ 108,0
146	4,5	425,5	10 .	11
	15,7		102,7 ’ 112,6
260
Буровой инструмент вибрационного бурения.
Включает городоразрушаюший инструмент (зонды, стаканы, желонки) и буриль-
ную колонну Из породоразрушаюших инструментов чаще всего используют
зонды. Наиболее употребительные диаметры зондов— 108, 127, 146 и 168 мм,
реж<— 89 и 219 мм. Для бурения слабосвязных пород применяют зонды с одним
или несколькими клапанами. При бурении насыпных грунтов с обломками кир-
пича, строительного мусора и пр. применяют зонды с зубчатыми башмаками,
а также пикобурн.
Буровой инструмент медленновращательного
бурения. Используется тот же инструмент, что и при колонковом бурении
«всухую», но вместо колонкового набора применяют ложковые и спиральные
буры (табл. 205).
Таблица 205
Ложковые и спиральные буры
Пьраметр	Лож ковы Л бур	Спиральный бур (змеевик)
Область применения Наружный диаметр, мм Длина, м	Мягкие и рыхлые породы (суглинки, су- песи, пески и пр.) 47, 79, 108, 115, 190, 250 0,5—1	Плотные и вязкие по- роды (глины, тяжелые суглинки) 47, 74, 108, 147, 190 0,5—0,8
Буровой инструмент шнекового бурения. Буровой
снаряд состоит из бурильных труб (не всегда), комплекта шнеков и породоразру-
шзющего инструмента — долота. Шнеки служат для транспортировки разрушен-
ной горной породы из забоя скважины. Представляют собой трубу или стержень
с винтовой лентой по наружной поверхности. Шнек с керноприемным устройством
называется колонковым. Шнеки имеют соединения в виде шестигранника (шты-
ревые) или резьбовые. Длина шнека 1500—3000 мм, диаметр 67—240 мм. Бу-
рильные трубы имеют штыревые соединения.
| Для разрушения породы применяются двух-, трех- и многилопастные долота,
армированные пластинками твердого сплава.
ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ
Колонковое бурение. Преимущество колонкового способа перед
другими заключается в том, что оно обеспечивает бурение скважин почти во всех
разновидностях пород, являясь единственным способом бурения крепких скаль-
ных пород с отбором керна. При инженерно-геологических изысканиях исполь-
зуется колонковое бурение всухую, с промывкой водой (продувкой воздухом)
или глинистым раствором (главным образом в обращающихся породах).
Бурение всухую применяется для бурения плотных глинистых и рухляко-
вых пород. Осуществляется твердосплавными коронками при частоте вращения
бурового снаряда не более 60—150 об-мин, при осевой нагрузке на буровую ко-
ронку (0,3—0,6)-104Н. Интенсивное расхаживание бурового снаряда способ-
ствует более эффективному бурению, однако в этом случае столбик породы зна-
чительно деформируется.
Ирл колонковом бурении всухую граница между слоями породы, устанавли-
ваемая по кер in1, может быть зафиксирована с погрешностью, находящейся в пре-
делах 0.25—0,5 м, при этом могут быть пропущены отдельные слои со сред|ген
мощностью до 0.25 м. При бурении глинистых пород возможны нарушения их
естественной структуры и влажности за счет скручивания, растяжения и нагре-
вания керна.
261
При бурении выветрелых пород колонковым способом <всухую» происходит
их истирание и дробление, в результате чего создается искаженное представле-
ние о степени выветрелости горных пород.
Колонковое бурение с промывкой используется для проходки скальных
пород. Бурение прочных скальных пород колонковым способом с промывкой
обеспечивает хорошее качество получаемой инженерно-геологической информа-
ции. При бурении выветрелых пород для лучшей сохранности керна рекомен-
дуется применять двойные колонковые трубы или эжекторные колонковые сна-
ряды
Породы мягкие (до III категории), средней твердости (I\ —V) и твердые
(V—VIII) бурят твердосплавными коронками; крепкие породы (IX—XII) и ча-
стично твердые — алмазными и дробовыми коронками.
Режимы твердосплавного, дробового и алмазного бурения приведены
в табл. 206, 207, 208.
Таблица 206
Режимы твердосплавного бурения с промывкой
[Характеристика пород u , (категория)	Диаметр коронки, мм			
	93	112	132	151
Осевая нагрузка на коронку. 104 Н				
Малоабразивные моно-	0,36—0,8	0,36—8	0.48-0,9	0,48—0,9
литные (IV—VII) Относительно абра-	0,96—1,2	0,96—1,2	1,2-1,8	1,2-1,8
зивные трещиноватые и перемежающиеся (IV— VII) Абразивные (V—VI11)	0,96—1,6	0,96—1,6 1,8-2,0	1,2—1,8 1,8-2,0	
Абразивные трещи-	1,2-1,3			—
новатые (V—VIII)				
Частота вращения бурового снаряда, об!мим
Малоабразивные мо- нолитные (IV—VII) Относительно абразив	250-350 230—330	200—280 180-250	160—230 140-200	130—180 110—160
ные трещиноватые и пе- ремежающиеся (IV—VII)				
Абразивные (V—VIII)	150-250	110-130	90-160	80—130
Абразивные трещино- ватые (V—VIII)	150—250	110—170	89—140	70-120
Количество промывочной жидкости для всех пород, .^мин
90—110
110-130	115—160	150—180
В настоящее время выпускаются опытно-произнодствеиные образцы буровых
коронок, армированных синтетическими материалами, например эльбором, Сла-
вутичем и др.
Ударно-канатное бурение. Применяется для бурения гли-
нистых, песчаных, крупнообломочных и рухляковых скальных пород. В зависи-
мости от состава и свойств пород используются различные виды ударно-канат-
ного бурения: забивное, ^клюющее», желонированное и бескерновое бурение.
Забивное бурение применяется для проходки плотных глинистых, песчаных,
крупнообломочных пород и рухляков. Представляет собой тип бурения, при ко-
262
Таблица 207
Режимы дробового бурения
Параметры бурения	Диаметр коронки.		мм
	91	ПО	130
Рейсовый расход дроби, кг
Осевая нагрузка на коронку, 104 Н
Частота вращения бурового снаря-
да, об мин
Количество промывочной жидко-
сти, л мин:
в начале рейса
в конце рейса
10—14 •	8-18	12—22
1.4-2.7	1,6—3,3	2.0-4,0
0,48—0,53	0.6—0,7	0,7—0,75
0.5—0,7	0.6-1,0	0,7-1,3
240—400	190—300	130—200
50—25	60—30	70—40
20-8	25-10	30-15
• Числитель — режимы бурения чугунной дробью: знаменатель — стальной.
Режимы алмазного бурения
Таблица 208
Породы	Категория пород	Диаметр коронки, мм		
		46	59	76
Осевая нагрузка на коронку, IO4 Н
Все разновидности по-
род
VI 1-Х I
XI—XII I
0,15-0,4
0,25-0,7
0.2-0,6
0,4—1.0
0,3—0,65
0,5-1,1
Частота вращения коронки, об/мин
Монолитные	VII—VIII IX—X	600—200 400—150	400—150 300—100	350—100 250—100
Трещиноватые и раз-	VII—VIII	350—150	350—100	150—80
рушенные	IX—X	250—100	150—100	100—80
Количество промывочной жидкости, л мин
Малоабразивные Абразивные	VII—X XI—XII	15—25 20—40	20-30 25—45	25—35 35—60
тором породоразрушающнй инструмент (забивной стакан, зонд и т. д.) погру-
жается в грунт путем забивки его ударным патроном без отрыва инструмента
от забоя. Масса ударного патрона обычно составляет 100—150 кг и зависит от
диаметра скважины. Величина подъема ударного патрона, связанного со стака-
ном, регламентируется его конструкцией и равна 0,6—1 м.
«Клюющее» бурение успешно применяется для проходки слабых глинистых
пород — илов, текучих глин, суглинков и т. п. При этом способе бурения снаряд
263
сбрасывают с некоторой высоты на забой, стакан углубляется в грунт, а затем
снаряд поднимают на поверхность для очистки стакана. Чем больше высота
сбрасывания, тем глубже погружается стакан в грунт. Для проходки слабых
пород применяется стакан с клапаном.
Забивное и «клюющее» бурение обеспечивает получение достаточно каче-
ственной информации. Средняя погрешность определения литологических границ
0,25—0,5 м. При этом могут быть пропущены отдельные слои со средней мощ-
ностью 0,2—0,3 м. Установление литологических границ должно производиться
с учетом удлинения керна глинистых пород, которое составляет около 15 %
при использовании бурового стакана диаметром 146 мм и 20 % при диаметре
127 мм.
Желонирование применяется для проходки песчаных и крупнообломочных
пород, а также для очистки скважины от шлама. Заключается в многократном
подъеме и сбрасывании желонки с небольшой высоты на забой. Число ударов
желонки принимают равным 20—30 в минуту. Высота сбрасывания желонки при
проходке водонасыщенных песков 0,15—0,20 м.
Желонирование грунтов не обеспечивает получение качественной инженерно-
геологической информации, поскольку после желонирования грунты извлекают
в сильно нарушенном состоянии.
Бескерновое бурение применяют для разбуривания крупных обломков не-
крепких скальных пород. Бурение ведут ударными долотами с последующей
очисткой скважины и подъемом разрушенной породы на поверхность желонкой.
В процессе ударного бурения скважину закрепляют обсадными трубами.
В плотных глинистых породах скважины крепят обсадными трубами после про-
ходки всего слоя. Крепление скважин трубами в слабых глинистых породах
идет вслед за проникновением в них породоразрушающего инструмента. В рых-
лых песчаных породах обсадные трубы обычно погружаются в грунт под дей-
ствием собственного веса одновременно с работой породоразрушающего инстру-
мента. В плотных песчаных и крупнообломочных породах бурение ведут опережа-
ющей колонной. Обсадную колонну погружают в грунт забивкой или вибрацией.
Вибрационное бурение Применяется для проходки песчаных
п глинистых пород. Существует два вида вибрационного бурения: собственно
вибрационное и внброударное.
Сущность собственно вибрационного бурения состоит в том, что за счет виб-
рации бурового снаряда резко снижается сопротивление породы, благодаря чему
буровой снаряд под действием собственного веса и веса вибратора погружается
в грунт. Чисто вибрационное бурение можно использовать при бурении пород
с небольшим лобовым и значительным боковым сопротивлениями (пески, супеси).
При впброударном бурении буровой снаряд погружается в грунт под действием
частых ударов, наносимых по верхнему концу снаряда. Этот способ используют
при проходке пород со значительным лобовым сопротивлением (тугопластичиые,
полутвердые и твердые глинистые грунты).
Вибрационное бурение обеспечивает получение качественной информации
о глубине залегания различных слоев. Оно позволяет получать сведения о лито-
логических границах со средней погрешностью 0,25 м, при этом могут быть про-
пущены слои, имеющие в среднем мощность 0,1 м. В то же время при бурении
водонасыщенных песков в процессе вибрации изменяется плотность грунтов,
нарушаются внутренние связи, перераспределяются частицы, в результате чего
снижается точность инженерно-геологического описания породы.
М едл е н и о в р а щат ел ь н о е бурение. Применяется для про-
ходки песчано-глинистых пород, когда требуется получить скважину большого
диаметра для выполнения полевых исследований состояния и свойств пород.
Процесс бурения может осуществляться любой вращательной буровой уста-
новкой, хотя существуют в установки, специально предназначенные для мед-
лениовращателыюго бурения — УБР-1, УБР-2 и др. Бурение ведется диаметром
от 70 мм и более при малой частоте вращения бурового снаряда: от 20 до
80 об/мин.
При медлениовращательном бурении хорошо сохраняется естественное
сложение пород на забое и стенках скважины, что очень важно для качественного
выполнения полевых исследований. В то же время порода, извлекаемая из сква-
264
живы, характеризуется сильно нарушенным сложением, что отрицательно ска-
зывается на качестве информации о литологических границах, а также струк-
турных и текстурных особенностях пород.
Литологическая граница, определяемая по образцам породы, фиксируется
с погрешностью, равной в среднем 0,5—0,75 м, при этом могут быть пропущены
отдельные слон грунта со средней мощностью 0,3 м.
Шнековое бурение. Применяется для бурения песчаных и глини-
стых пород, не содержащих крупных включений. Данный способ обеспечивает
высокую производительность бурения — до 50—60 м в смену. Существуют две
разновидности шнекового бурения — сплошным и кольцевым забоем. Бурение
сплошным забоем осуществляется непрерывным рейсом (поточное бурение), рей-
совыми заходками (рейсовое бурение) и завинчиванием.
При поточном бурении разбуриваемая порода непрерывно выносится из
скважины на поверхность шнековой колонной, которая по мере погружения
в грунт наращивается дополнительными шнеками. Поточное бурение приме-
няется для проходки однородных толщ песчаных пород, не содержащих прослоев
илов и других слабых грунтов, определения глубины залегания твердых пород
и т. д. Частоту вращения бурового снаряда устанавливают в пределах 250—
300 об/мин. Вращающуюся шнековую колонну погружают в грунт под действием
собственного веса и веса вращателя, не допуская излишне быстрого погружения,
так как это может вызвать переполнение шнеков породой, прекращение ее выноса
на поверхность и заклинивание снаряда в скважине.
Рейсовое бурение состоит нз последовательных циклов (рейсов), включа-
ющих погружение шнека с долотом в грунт и последующее его извлечение из
скважины. Используется для проходки пластичных и тугопластичных глинистых
пород. Величину рейсового углубления устанавливают от 0,8 до I м, частоту
вращения шнековой колонны — в 100—300 об/мин, осевую нагрузку — до
500 II.
Винтовое бурение отличается от рейсового тем, что спиральное долото со
шнековой колонной завинчивают на определенную глубину и затем извлекают
из скважины без вращения с помощью лебедки. Винтовое бурение применяют
для проходки слабых пород.
Основной и очень серьезный недостаток шнекового бурения сплошным за-
боем— трудность в определении литологических границ и описания извлечен-
ной из скважины породы, обычно деформированной п сильно перемешанной.
Самую неудовлетворительную информацию дает шнековое поточное бурение.
Погрешность в определении границ между слоями грунта при использовании
этого способа превышает 0,75 м. При этом могут быть пропущены слои со средней
мощностью до 0,5 м.
Шнековое рейсовое бурение позволяет определить границы между слоями
грунта с погрешностью, находящейся в пределах 0,5—0,75 м, т. е. также не
обеспечивает получения качественной информации.
Шнековое бурение кольцевым забоем производится с помощью специальных
колонковых шнеков, позволяющих извлекать керн из скважины без подъема
шнековой колонны на поверхность. Бурение кольцевым забоем ведется при ча-
стоте вращения бурового снаряда 60—250 об/мин, величина рейса колеблется
от 0,4 до 2 м.
Бурение кольцевым забоем, в отличие от бурения сплошным забоем, обеспе-
чивает получение высококачественной информации, поскольку естественная
структура породы в процессе бурения нарушается незначительно. Ограниченное
применение этого метода бурения связано с неудовлетворительной кон-
струкцией колонковых шнеков. Тем не менее способ является весьма перспек-
тивным.
Комбинированное бурение. Применяется в том случае, когда
на одном участке встречаются породы, требующие различных способов бурения.
Например", на участках, где встречаются скальные породы, перекрытые песками,
используют сочетание ударно-канатного и колонкового способов. Для бурения
водонасыщеиных песков и крупнообломочных пород хорошие показатели дает
сочетание медленновращателыюго и ударно-канатного бурения с одновременной
или опережающей посадкой обсадных труб.
265
Для бурения скважин глубиной более 15—20 м в водонасыщенных песках
и крупнообломочных породах целесообразно сочетать вибрационное бурение
с ударно-канатным. В этом случае при бурении неустойчивых пород погружение
и извлечение обсадных труб может производиться с помощью вибромеханизмов.
При бурении скважин в районах распространения мерзлых пород ввиду на-
личия подмерзлотных водоносных горизонтов целесообразно применять колон-
ковое бурение «всухую» в комбинации с ударно-канатным.
Возможны и другие сочетания различных способов бурения.
МОРСКОЕ БУРЕНИЕ
Особенности морского бурения. К главным особенностям
морского бурения относятся:
—	крайне изменчивые геологические и гидрометеорологические условия;
влияние на процесс бурения волнений, приливов, отливов, течений, ветра и дру-
гих гидрометеорологических факторов (табл. 209);
Таблица 209
Влияние гидрометеорологических факторов на бурение
морских скважин
Фактор	Влияние
Волнение Приливо-отливные ко- лебания Течения Ветер Туман Замерзание акватории	Происходят продольные, поперечные и вертикаль- ные колебания плавучей установки (качка); уста- новка смещается со скважины; изгибаются обсадные и бурильные трубы; перемещаются оборудование и инструмент; затрудняется передвижение на плав- средствах; люди испытывают дополнительную физи- ческую нагрузку Плавучая установка постоянно перемещается в вертикальной плоскости; осложняется связь уста- новки с устьем скважины; затруднено наблюдение за углубкой скважины; меняются напряжения в якорной системе, осложняется процесс бурения в целом Плавучая установка смещается со скважины, из- гибаются обсадные и бурильные трубы, затрудняется передвижение на плавсредствах То же Затрудняется передвижение на плавсредствах и перемещение буровой установки Плавающие льдины создают дополи и тельные на- пряжения в якорной системе; установка, смонтиро- ванная на ледяном покрове приливных морей, по- стоянно перемещается в вертикальной и горизон- тальной плоскостях
—	использование специальных оснований для бурения, необходимость
тщательного крепления основания над скважиной, ограниченные размеры произ-
водственной площади;
—	применение специализированных транспортных средств для передвиже-
ния буровых установок, доставки людей и грузов;
—	активная коррозия металла:
|—повышенные физические и нервно-эмоциональные нагрузки па работников
буровых бригад.
266
Некоторые пз перечисленных особенностей характерны также для бурения
на акваториях рек, озер и водохранилищ, которое схоже с морским бурением,
хотя последнее значительно сложнее.
Бурение на море производится преимущественно в прибрежной зоне до глу-
бины воды 20—30 м, но в последнее время в связи с интенсивным освоением
шельфа все чаще бурят скважины на больших глубинах — 80—100 м. Для
бурения используют морские буровые установки, в состав которых вхо-
дят: буровой агрегат, буровое основание, буровой инструмент, система’стаби-
лизации.
Буровой агрегат. В связи с тем, что в акваториях морей, как пра-
вило, залегают породы с резко отличающимися физико-механическими свой-
ствами (илы, пески, скальные породы и т. д.), при выборе бурового агрегата от-
дается предпочтение установкам, позволяющим осуществлять бурение несколь-
кими способами, соответствующими различному составу и свойствам проходимых
пород (У1 Б-50А1, АВБ-2М и др.).
Для бурения с воды требуется агрегат большей мощности, чем для бурения
скважин такой же глубины на суше (примерно в 1,5—2 раза). Это связано с уве-
личением длины и диаметра бурильной и обсадной колонн, а также с трением
бурового снаряда о стенки скважин при смещениях ПБУ.
Для предохранения бурового агрегата и другого оборудования от влажного
морского воздуха, дождя, всплесков волны и т. п. его помещают в надстройку
(буровое здание).
Применяемый буровой агрегат должен обеспечивать безопасность работ
в условиях изменения уровня моря, связанногос приливами, волнением, нагоном
и другими явлениями.
Буровое основание. Поскольку одной из особенностей инженерно-
геологического бурения является быстрое завершение буровых скважин и частые
перестановки с точки на точку, одно из главных требований, предъявляемых
к основанию для морского бурения, — экономичность и многократность исполь-
зования. Этому требованию отвечают плавучие основания — понтоны, самоход-
ные и несамоходные суда и плоты.
Буровые установки с использованием плавучих оснований нашли наиболь-
шее применение в практике инженерно-геологических изысканий. В табл. 210
приведена техническая характеристика некоторых плавучих буровых установок
(ПБУ) инженерно-геологического бурения.
Таблица 210
Техническая характеристика плавучих буровых установок
Параметры	Самоходное судно «Геолог-1»	Буровой понтон ПБУ-63	Буровой понтон П БУ-53
Водоизмещение, т	330	24,5	26
Длина, м	24	8,3	п,о
Ширина, м	14	7.7 0,65	7.0
Осадка, м	1.5		1.0
Высота надводного борта, м	1.7	1,06	0,87
Количество выдвижных опор	2	4	—
Длина опоры, м	8,0	9,0	—
Допустимое волнение, баллы	III	II—III	III—IV
Допустимая сила ветра, баллы	5	4—5	5
Буровой агрегат	УГБ-50М	СБА-500	СБА-500
’-’Примеча и и е. На судне «Геолог-1» установлены пенетрационно-каротажная
станция ПСПК-69 н сеЙсмоакустическая станция «Грунт*.
2G7
Наиболее простой и экономичной конструкцией плавучего основания яв-
ляется основание из двух соединенных поперечными связями понтонов (катама-
ран). При бурении в акваториях приливных морей основание из двух понтонов,
опускаясь на дно во время отлива, не наклоняется на борт, как это происходит
при использовании в качестве основания судов.
В связи с частым соприкосновением днища и бортов плавучих оснований
с валунами и прибрежными скалами корпус основания должен обладать повы-
шенной прочностью. Для предотвращения потопления в случае пробоины плаву-
чие основания разделяют водонепроницаемыми переборками на отсеки.
Частое высыхание и смачивание плавучих оснований при бурении в зоне
осушки приливных морей приводит к усилению коррозии металла. Средняя ско-
рость коррозии в морской воде составляет 0,15—0,2 мм год, а при работе в зоне
осушки — 0,3—0,4 мм/год. Для лучшей сохранности корпус плавучего основания
покрывают антикоррозионными мастиками и красками.
Так как бурение скважин часто ведется в стесненных условиях — в узких
проливах, заливах, в акваториях портов, на судоходных трассах, на участках
гидротехнического строительства и т. д., то плавучее основание должно иметь
небольшие размеры — минимально необходимые для размещения оборудования,
работы и передвижения рабочего персонала.
Наилучший вариант размещения бурового оборудования — расположение
бурового станка в центре основания. Такое расположение обеспечивает наиболь-
шие удобства в работе и равномерное распределение нагрузок по всему основа-
нию. Но при этой схеме затруднителен быстрый отвод буровой установки со сква-
жины без извлечения обсадных и бурильных труб в случае шторма, необходи-
мости уступить трассу кораблям и т. п. Поэтому на практике чаще применяют
смещенное от центра расположение бурового станка, позволяющее быстро от-
вести буровую установку со скважины без извлечения обсадных и бурильных
труб.
Помимо малых размеров, плавучее основание должно иметь небольшую
осадку, так как бурение очень часто ведется на мелководье.
В отдельных случаях для бурения скважин используют стационарные осно-
вания: свайные, ряжевые, блочные и др., а также существующие причальные
сооружения.
Иногда практикуется бурение скважин непосредственно с морского дна
с привлечением водолазов.
В зимнее время в районах с устойчивым ледовым режимом бурение ведут
с поверхности льда. Бурение со льда приливных морей всегда связано с элемен-
тами риска, так как во время отлива лед в прибрежной эоне взламывается и бы-
вает достаточно отжимного ветра и отливного течения, чтобы припай унесло в от-
крытое море.
Буровой инструмент. В состав бурового инструмента для мор-
ского бурения входят, так же как и при бурении на суше, буровой снаряд, обсад-
ные трубы, спуско-подъемный и аварийный инструменты.
В условиях воздействия на процесс бурения внешних факторов обсадные
и бурильные колонны испытывают дополнительные нагрузки, часто приводящие
к поломкам бурового инструмента. Поэтому обсадные и бурильные трубы, пред-
назначенные для морского бурения, должны изготовляться из высокопрочных
материалов.
Одно из важных требований, предъявляемых к буровому инструменту, —
обеспечение постоянной связи буровой установки со скважиной, несмотря на
перемещение установки вместе с уровнем моря во время приливо-отливных коле-
баний. волнения, сгонно-нагонных явлении. Это требование реализуется спе-
циальной компоновкой колонны обсадных труб, заключающейся в том, что к пла-
вучему основанию свободно подвешивается направляющая труба, имеющая
длину несколько большую, чем максимальное колебание уровня моря. Далее
следует водоотделяющая (морская) колонна обсадных труб, заглубленных в дон-
ные осадки. Верхний конец морской колонны не закрепляют на буровой уста-
новке — в этом случае он остается неподвижным при колебаниях уровня моря,
в то время как направляющая труба вместе с буровой установкой перемещается
в вертикальной плоскости.
2G8
Морская колонна должна обладать достаточной жесткостью, чтобы сильно
не изгибаться под действием собственного веса н, кроме того, удерживать ПБУ
вместе с якорями от смещений. Обычно в качестве морской колонны используют
обсадные трубы ударного бурения диаметром 127—219 мм и больше.
( и стем а стабилизации. Система стабилизации служит для
удержания плавучей буровой установки (ПБУ) при воздействии внешних на-
грузок. В морском бурении применяются два типа систем стабилизации — дина-
мическая и статическая. Поскольку одно из 1лавных требований к системам
стабилизации для бурения неглубоких скважин — экономичность и простота, то
динамическая система, являющаяся очень сложной и дорогостоящей, при инже-
нерно-геологическом бурении не применяется. Для неглубокого бурения целесо-
образно использовать статическую систему, состоящую из якорей с канатами,
на которых раскрепляют ПБУ. Канаты натягивают якорными лебедками. Мор-
ская колонна труб также удерживает буровую установку от смещения, поэтому
опа является элементом снст мы стабилизации. В состав системы стабилизации
входят и выдвижные опоры, имеющиеся на некоторых установках.
Выбор параметров системы стабилизации осложняется крайне динамичными
условиями морского бурения — изменениями положения уровня моря, напра-
вления и силы ветра, течения и т. п.
В табл. 211 приведены рекомендуемые параметры системы стабилизации
для малогабаритных плавучих буровых установок.
Таблица 211
Параметры системы стабилизации плавучих буровых установок
Водоиз- мещение ПБУ. т	Минимальная масса якоря, кг	Количество якорей	Минимальный днамелр якорно- го* каната, мм	Минимальное тяговое усилие лебедки, Ю* Н	Минимальная длина каната при соответствующей глубине моря, м						Диаметр мор- ской колонны, мм	» *	Толщина мор- ской колонны, нм
					2	5	10	15	0	25		
До 10	75	4	н	0,5	10	30	60	85	100	150	168	8
10—25	100	4	12	0,8	10	30	60	85	100	150	168	10
25—50	150	4	15	1,2	10	30	60	85	100	150	219	10
50—70	200	4—6	17	1,5	10	30	60	85	100	150	273	9
Примечание. В таблице приведена масса якорей типа Холла или Адмирал-
тейского.
ИЗВЛЕЧЕНИЕ ОБСАДНЫХ ТРУБ ИЗ СКВАЖИН
Факторы, влияющие на величину извлекающего
усилия. К ним относятся: литологический состав пород, диаметр в длина
обсадных труб, время нахождения обсадных труб в скважине, тип соединений
и их диаметр,, способ погружения.
Максимальные усилия возникают при извлечении труб из валунно-галечных
отложений. Например, для труб диаметром 168 мм эти усилия составляют 1,2 X
X Ю411 м и больше. Минимальные значения извлекающих усилий характерны
для илистых грунтов, из которых трубы диаметром 168 мм извлекают с усилием,
не превышающим 0,5-104 Н/м.
С увеличением длины и диаметра труб извлекающие усилия возрастают.
Зависимость извлекающих усилий от диаметра и длины труб носит линейный
характер.
Усилие на извлечение труб нз скважины через 18 часов после окончания
бурения может в два раза превышать усилие на извлечение труб сразу после
окончания бурения.
269
Способ
Извлечение лебед-
кой на прямом канате
Извлечение лебед-
кой с талевой систе-
мой
Извлечение меха-
низмом подачи буро-
вого станка
Расхаживание
Выбивание
Вибрирование
Извлечение дом-
кратом
Гидравлический
(нагнетание воды)
Гидравлический
(размыв затрубного
пространства)
Использование
прилива
Использование вол-
новой энергии
Табл и ц а 212
Способы извлечения обсадных груб
Сущность способа
Условия применения
Натяжение колонны произ-
водится канатом, натягиваемым
лебедкой через кронблок
Натяжение колонны произ-
водится канатом, натягиваемым
лебедкой через систему блоков
Натяжение колонны произво-
дится механизмом подачи
а)	Чередующиеся натяже-
ния колонны и резкие освобо-
ждения от них
б)	Проворачивание колонны
с помощью поворотного меха-
низма
Нанесение ударов выбивным
патроном снизу по головке, на-
винчиваемой на обсадную ко-
лонну
Использование вибромеханиз-
мов
Использование гидравличе-
ских, механических домкратов
Нагнетание воды в обсадную
колонну с заглушенным верх-
ним концом; в трубах возника-
ет подъемное усилие, действую-
щее на заглушку
Нагнетание воды через буро-
вой снаряд в затрубное про-
странство
Плавучую буровую установ-
ку (ПБУ) скрепляют с обсад-
ными трубами, во время при-
лива ПБУ всплывает и выдер-
гивает трубы из грунта
Во время колебательных дви-
жений ПБУ палуба установки
оказывает динамическое воз-
действие на трубный хомут, за-
крепленный на верхнем конце
обсадной колонны
Пески рыхлые и
средней плотности,
глинистые породы от
текучей до тугоплас-
тичной консистенции
Пески плотные, вяз-
кие глины, крупнооб-
ломочные породы
Пески рыхлые, сред-
ней плотности, плот-
ные; глинистые и круп-
нообломочные породы
Пески плотные, вяз-
кие глины, крупнооб-
ломочные породы
То же
То же, в случае
очень сильного при-
хвата обсадных труб
Плотные глины (пре-
имущественно на ак-
ваториях)
Плотные пески и
глины, крупнообло-
мочные породы (пре-
имущественно на ак-
ваториях)
На приливных мо-
рях в случае сильного
прихвата обсадных
труб
На морских аквато-
риях, крупных озерах
и водохранилищах в
условиях волнения
для страгивай и я силь-
но прихваченных труб
с места
270
При использовании ниппельных соединений требуется меньшее извлека-
ющее усилие, чем при использовании муфтовых. Увеличение диаметра соедини-
тельных муфт приводит к увеличению извлекающих усилий. Например, усилие
извлечения обсадных труб диаметром 168 мм, имеющих соединительные муфты
диаметром 194 мм, в 1,5—2 раза превышает усилие извлечения обсадных труб
того же диаметра с муфтами диаметром 176 мм.
Способы извлечения обсадных труб. Зависят от состава
и физико-механических свойств пород, условий производства буровых работ
(табл. 212).
ЛИКВИДАЦИЯ СКВАЖИН
Цель ликвидации. Ликвидация проводится с целью восстановле-
ния нарушенного скважиной естественного состояния горных пород для предот-
вращения: проникновения поверхностных и сточных вод в глубь земли; само-
нзлива подземных вод на поверхность, приводящего к истощению водных ресур-
сов. затоплению строительных котлованов, заболачиванию и засолению террито-
рии; активизации процессов карстообразования; травмирования людей и живот-
ных и т. п.
Методы ликвидации. Ликвидация скважин осуществляется путем
заполнения ствола либо природным (глина, песок и т. д.), либо искусственным
(тампонажный цемент и пр.) материалами, твердеющими в результате происхо-
дящих в них химических процессов. Способ и вид ликвидационного тампонажа
зависят от состава пород и характера подземных вод. При отсутствии карсту-
ющихся пород и напорных вод ликвидационный тампонаж осуществляют путем
засыпки в скважину местных грунтов с последующим трамбованием. Если же
при бурении встречены напорные воды, то скважину засыпают глиной с особо
тщательным трамбованием ее по всему стволу.
Скважины, пройденные в карстующихся породах, ликвидируются цементи-
рованием.
После окончания ликвидационных работ составляют акт, в котором указы-
вается количество ликвидированных скважин, объем ликвидационного тампони-
рования и способы тампонирования.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК БУРОВОГО ПРОЦЕССА
ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТАВА И СВОЙСТВ ПОРОД
Основа метода. Метод оценки состава и свойств пород по характери-
стикам процесса бурения основан на том. что породы, в зависимости от их лито-
логического состава и физико-механических свойств, оказывают различное со-
противление проникновению породоразрушающего инструмента и обсадных труб.
Характеристики процесса бурения. К ним относятся:
— наименование способа бурения;
—	тип породоразрушающего инструмента;
—	скорость бурения;
—	режимные параметры бурения;
—	способ погружения и извлечения обсадных труб;
—	усилие, затрачиваемое на погружение в извлечение обсадных труб;
—	характер погружения обсадных труб;
—	осложнения при бурении скважин.
Способ бурения является важнейшей характеристикой процесса бурения,
так как по применимости того или иного способа можно судить о составе пород,
их плотности, консистенции, устойчивости, крепости и т. д.
По типу применяемого породоразрушающего инструмента также можно
дать оценку состава в свойств пород. Например, невозможность бурения скаль-
ных пород твердосплавными коронками свидетельствует о высокой крепости
этих пород.
Изменение скорости бурения при использовании одного и того же породо-
разрушающего инструмента и постоянно установленных режимов бурения (ско-
рости вращения, осевой нагрузки, расхода промывочной жидкости, высоты
271
сбрасывания ударного инструмента и т. д.) свидетельствует об изменении состава
и физико-механических свойств пород.
Очень полезный материал для суждения о т кнх свойствах пород, как плот-
ность, вязкость, консистенция могут дать сведения о способах погружения
в грунт обсадных труб (под действием сил собственного веса, забивкой молотом,
вибрацией и т. д.) и извлечения их из грунта (лебедками на прямом канате или
с талевой оснасткой, вибрацией, отбоем, выбиванием и т. д.). Важно также опре-
делить усилие, требуемое для погружения и извлечения обсадных труб
из грунта.
При изучении пород, содержащих включения крупных обломков, необхо-
димо иметь данные о характере погружения труб: плавное погружение, преры-
вистое, с искривлением. Эт1 сведения помогут судить о размере обломков, коли-
<естве и распределении их в породе.
В процессе бурения нередко наблюдаются различные осложнения: обруше-
ние стенок скважины, образование песчаной «пробки», сужение ствола сква-
жины, поглощение промывочной жидкости и т. д Все эти сведения косвенно
характеризуют состав и состояние пород.
Надо отметить, что приведенный перечень характеристик процесса бурения
не является исчерпывающим. Для оценки состава и свойств пород мо!ут быть
использованы и такие характеристики процесса бурения, как потребляемая на
бурение мощность, крутящий момент, износ породоразрушающего инструмента,
уровень шума, возникающего при бурении, и др.
Для количественной опенки показателей свойств на первом этапе работ
необходимо установить взаимосвязь между конкретными свойствами пород,
определяемыми волевыми исследованиями или лабораторными работами, и ха-
рактеристиками процесса бурения. Установленная взаимосвязь позволит ю
время бурения определять те или иные свойства пород.
Особенно ценные сведения могут дать характеристики бурового процесса
при оценке тех свойств, определение которых лабораторными методами, а также
с помощью полевых исследований состава в свойств не дает желаемых результа-
тов* например для опенки степени выветрелости и трещиноватости скальных
пород, определения содержания валунов в грунте и т. д. (табл. 213).
Таблица 213
Классификация состояния горных пород по данным бурения
Наименование по состоянию	Характеристика керна		
	Состав керна	Выход керна, %	Число кусков • на 1 мпод- нятого кернэ
Рухляк	Глина, песок, дресва, щебень, тон- кие плитки, полустолбики длиной до 0,05 м, изредка до 0,1 м	<10	—
Разборная ска- ла	Песок, дресва, щебень, плитки, по- лустолбики и столбики длиной 0,01 — 0,1 м	10—40 40-60	>15
Сильно трещи- новатая	Дресва, щебень, плитки, полустол- бики, столбики длиной 0,1—0,2 м	40-60 60—90	до 15 10—15
Трещиноватая	Полустолбик и и столбики длиной 0,2—1 м	60—80 80—100	до 10 5—10
Монолитная	Столбики длиной до 1 м и более	80-100	до 5
• Под кусками подразумеваются выбуренные плитки, полустолбикн н столбики.
272
г Отбор, упаковка, транспортирование и хранение
образцов. Осуществляются в соответствии с требованиями ГОСТ 12071—72.
Рекомендуемый объем образцов из буровых скважин представлен в табл. 214.
Таблица 214
Отбор образцов из буровых скважин
Назначение образцов
Объем образцов
Укладка образцов
Визуальное описание не-
скальных пород техником*
геологом
Контрольное визуальное
описание нескальных пород
техническим руководителем
Визуальное описание
скальных пород техником-
геологом и контрольное
описание техническим руко-
водителем
Лабораторное определе-
ние физических характери-
стик нескальных пород на-
рушенной структуры
Лабораторное определе-
ние механических свойств
нескальных пород ненару-
шенной структуры (отбира-
ются грунтоносами)
Вся извлекаемая из
скважины порода за один
рейс
1000—2000 см’ через
каждые 0.5 ы бурения; при
частом переслаивании —
через 0.2—0,3 м
Вся извлекаемая из
скважины порода за один
рейс
Порода укладывается на
доску, лист фанеры
Порода укладывается в
ящики с ячейками сечен и см
ЮхЮ см
Кери укладывается в кер -
новые ящики размером
1 X 0,5 м
Лабораторное определе-
ние физико-механических
свойств скальных пород не-
нарушенной структуры
Определение категории
пород по буримости на при-
боре ВИТР-ОТ
Определение засоленности
Глинистые — 5000 сыа
Песчаные — 1000 см3
Крупнообломочные —
2000 см3
Диаметр столбика глини-
стой и песчаной породы —
не менее 90 мм, крупнообло-
мочной — не менее 200 мм,
высота столбика — не менее
одного и не более трех диа-
метров
Диаметр столбика кер-
на — нс менее 50 мм при
высоте не менее одного
диаметра
Столбик керна высотой не
менее 150 мм
Масса пробы 1 — 1,5 кг
Упакованные образцы
отправляют в лабораторию
То же
Упакованные образцы от-
правляют в лабораторию
То же
»
Грунтоносы. По способу погружения грунтоносы подразделяются на
вдавливаемые, забивные, вибрационные, обурнвающие и вращательные.
Вдавливаемый грунтонос погружается в грунт под действием вертикального
статического усилия; забивной — под воздействием удара. Различают две разно-
видности ударного погружения: одноударкый и много к ратноударный. Вибра-
ционный грунтонос погружается под действием вибрации и веса вибропогружа-
теля и бурильных труб. Сущность обуривающего способа отбора монолитов со-
стоит в том, что при помощи башмака, оборудованного специальной фрезой,
обуривают керн, который поступает в невращающуюся гильзу. При вращатель-
ном способе керноприемная гильза грунтоноса вращается вместе с башмаком.
По способу удержания монолита грунтоносы разделяются на имеющие за-
творное устройство и не имеющие его. В грунтоносах без затворных устройств
монолит в процессе его извлечения из скважины удерживается трением о стенки
и вакуумом в верхней полости, создаваемым клапанами (шаровыми, тарельча-
тыми, пластинчатыми и т. д). Такие грунтоносы используются при отборе моно-
литов в суглинках и глинах.
При отборе слабых глинистых грунтов, а также мелких и пылеватых песков
применяются грунтоносы с затворным устройством, обеспечивающим частичное
или полное перекрытие входного отверстия.
273
В крупных и гравелистых песках, а также крупнообломочных породах с пес-
чаным заполнителем отбор монолитов возможен только с помощью специальных
методов и устройств.
С целью упорядочения и совершенствования техники и методики отбора
монолитов разработан нормальный ряд грунтоносов, представленный обурива-
ющим, забивным н тремя вдавливаемыми грунтоносами (табл. 215).
Кроме грунтоносов нормального ряда имеют распространение другие кон-
струкции:
—	обуривающие—конструкции Томгипротранса, ВСЕП1НГЕО, Тыль-
чевского, КазГИИЗа, ПНИИИСа;
—	забивные—Д-1 и Д-2 конструкции Днепрогипротранса;
—	вдавливаемые — конструкции ЛенТИСИЗа, Южгипроводхоза, ЛенГРИП,
КазГИИЗа, Сибгипротранса, ЗапсибТИСИЗа, УралТИСИЗа, ЧерноморНИИ-
проекта.
От технического состояния грунтоноса во многом зависит качество отбора
монолитов, а во многих случаях и сама возможность отбора. Поэтому после каж-
дого отбора монолита грунтонос необходимо очистить от породы, промыть, сма-
зать и уложить в специальный футляр. Хранение грунтоноса вместе с обсадными
и бурильными трубами недопустимо. Контроль за техническим состоянием грун-
тоноса является прямой обязанностью техника-геолога. Подробнее о грунтоносах
см. работу А. В. Васильева «Отбор проб горных пород при инженерно-геологи-
ческих исследованиях» (1970 г.).
Таблица 215
Техническая характеристика грунтоносов нормального ряда
Тип грунтоноса	Шифр грун- тоноса	Породы	Наружный диаметр грунтоноса	Длина грун- тоноса, мм	Наружный диаметр гильзы, мм	Длина гиль- зы. мм	.Масса грун- тоноса, кг
Обуривающий	ГО-1	Пески плотные	160	925	99,5	400	27
	1'0-2	и сцементирован- ные, глинистые твердой и полу- твердой консис- тенций, мерзлые породы	185	925	118	400	34
Забивной	ГЗ-1	Глинистые,	106	685	97	400	15,5
	ГЗ-2	твердой, полу- твердой и туго- пластичной кон- систенций	125	685	113	400	17
Вдавливаемый	ГВ-1	Глинистые по-	108	605	—	—	8,6
(первая модель)	ГВ-2	лутвердой и ту- гопластичной кон- систенций	127	605	 	 	9,3
Вдавливаемый	ГВ-3	Глинистые мяг-	116	785	по	450	13,5
(вторая модель)	ГВ-4	копластичной кон- систенции	132	785	116	450	14,5
Вдавливаемый (третья модель)	ГВ-5	Глинистые теку- чепластичной и текучей консистен- ций, рыхлые водо- насыщенные пески	150	910	108	300	15
Глава IX
СВЕДЕНИЯ ПО ОСНОВАНИЯМ
И ФУНДАМЕНТАМ
Принципы проектирования основании. Проектирова-
ние оснований проводится по результатам инженерно-геологических исследова-
ний в следующей последовательности:
—	оценка ннженерно-i оологических условий участка строительства;
—	выбор типа оснований (естественное, искусственное);
—	выбор типа, конструкции и материала фундаментов (отдельные, ленточ-
ные. сплошные, массивные, свайные, железобетонные, бетою ые и т. д.,);
—	выбор глубины заложения фундаментов в зависимости от конструктивных
особенностей зданий и сооружений, глубины промерзания грунтов, гидрогео-
логических условий, технических возможностей, производства работ, опыта стро-
ительства и т. д.;
—	определение группы расчета основания по предельным состояниям (по
несущей способности, по деформациям);
—	расчет оснований и фундаментов с целью определения размеров фунда-
ментов (ширина фундамента, сечение или диаметр свай и т. д.);
—	расчет ожидаемой деформации основания и сопоставление ее с предельно
допустимой деформацией зданий и сооружений при условии обеспечения мини-
мально необходимой несущей способности основания.
Оценка и и ж е н е р н о - г е о л о г и чески х условий. Оценка
инженерно-геологических условий проводится путем изучения условий залега-
ния пород, их физико-механических свойств, неблагоприятных Знзико-геолсги-
ческих явлений и других факторов, приводимых в отчете по инженерно-геологи-
ческг? изысканиям.
В табл. 216 собраны требования по инженерно-геологическому обеспечению
проектирования здашш и сооружений на выбранной площадке строительства.
Выбор типа оснований и конструкции фундамен-
тов. Эта задача решается путем совместного анализа геологических условий
строительства, конструктивных особенностей зданий и сооружений и технико-
экономических соображений. При этом учитываются рекомендации отчета по ин-
женерно-геологическим работам либо сравниваются возможные варианты.
Глубина заложения фундаментов. Глубина заложения
фундаментов определяется с учетом конструктивных особенности» здании и соору-
жений (наличие подвалов, подземных коммуникации, фундаментов под оборудо-
вание; специфика вертикальной планировки участка в т. д.); величины и харак-
тера нагрузок, действующих на основание (вертикальные, горизонтальные, вы-
дергивающие нагрузки и т. п.); геологических условий площадки и уровня грун-
товых воде учетом прогноза их изменений в процессе строительства и эксплуата-
ции; глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов и по другим сообра-
жениям.
Глубина заложения фундаментов тесно связана с глубиной промерзания
и положением уровня грунтовых вод, так как она задается с целью исключения
процессов пучения грунтов оснований и, следовательно, фундаментов.
Для скальных, крупнообломочных с песчаным заполнителем н песчаных
пород (кроме мелких н пылеватых песков) глубина заложения не зависит от рас-
чет нпй глубины промерзания грунта и уровня грунтовых вод. Для песков мел-
ких п пылеватых и для всех глинистых пород глубина заложения фундаментов
принимается не менее расчетной глубины промерзания грунтов.
Особенности проектирования оснований в слож-
ных условиях. Требования к материалам изысканий для оснований на
275
Таблица 216
Требования к инженерно-геологическому обеспечению проектирования
зданий и сооружений
Требование
Инженерно-геологическое
обеспечение требований
Примечания
Выбор глубины
заложения фун-
даментов
Определение
расчетного давле-
ния на грунт
Определение
размеров подошвы
фундамента
Построение инженерно-
геологического профиля с
характеристикой физико-
механических свойств всех
выделенных инженерно-гео-
логических элементов; оп-
ределение уровня грунто-
вых вод с учетом сезонного и
многолетнего колебаний с
прогнозом формирования но-
вого повышенного или по-
ниженного среднего уровня;
выяснение степени агрес-
сивности грунтовых и под-
земных вод; определение
нормативной глубины сезон-
ного промерзания для рас-
четов и недопущения мороз-
ного пучения грунтов
Определение расчетного
давления: — по прочност-
ным характеристикам поро-
ды ср и с и величине плотно-
сти
По таблицам СНиП
11-15-74 через (рис, опре-
деляемым по значениям ко-
эффициента пористости и
показателя консистенции
для глинистых пород и по
значениям коэффициента по-
ристости и виду по грануло-
метрическому составу для
песчаных пород
— по таблицам условных
расчетных давлений на по-
роды оснований /?0, опреде-
ляемых по номенклатуре по-
род и их физическим свой-
ствам
Сравнение фактического
давления от нагрузки зда-
ний н сооружений с расчет-
ным давлением на породы;
проверка давления на кров-
лю подстилающего слоя сла-
бых пород
Не зависит от глубины про-
мерзания для скальных,
крупнообломочных пород с
песчаным заполнителем, пес-
ков гравелистых, крупных и
средней крупности, а также
для песков мелких и пыле-
ватых и супесей твердой кон-
систенции, при глубине уров-
ня грунтовых вод, превы-
шающей расчетную глубину
промерзания более чем на
2 м
Во всех случаях при рас-
четах по второму предельно-
му состоянию (деформациям)
Для предварительных и
окончательных расчетов ос-
нований зданий и сооруже-
ний II—IV классов, если ус-
тановлены зависимости меж-
ду механическими и физиче-
скими характеристиками по-
род
Для окончательного на-
значения размеров фунда-
ментов зданий и сооружений
III—IV классов при благо-
приятных инженерно-геоло-
гических условиях и для
предварительного определе-
ния размеров фундаментов в
других случаях
В случае наличия в преде-
лах сжимаемой толщи осно-
вания слоя грунта с меньшей
прочностью, чем прочность
вышележащих слоев
276
Продолжение табл. 216
Требование
Инженерно-геологическое
обеспечение требований
Примечания
Проверка воз-
можности проры-
ва напорными во-
дами вышележа-
щего слоя породы
Расчет основа-
ния по деформаци-
ям (вторая группа
предельного со-
стояния)
Расчет основа-
ния по несущей
способности (пер-
вая группа пре-
дельного состоя-
ния)
Характеристика водонос-
ного горизонта и его напо-
ра; определение расчетных
значений плотности породы
проверяемого слоя
Определение значении де-
формационных характерис-
тик породы (модуль деформа-
ции, просадочные, набухаю-
щие, усадочные и др.) по ре-
зультатам исследований или
по таблицам СНиП 11-15-74
Получение прочностных
характеристик <р и с для не-
скальных пород и расчетных
значений временного сопро-
тивления образцов скаль-
ных пород сжатию в водона-
сыщенном состоянии
определение коэффициента
консолидации Gv для мед-
ленно уплотняющихся во-
донасыщенных глинистых и
заторфованных пород
Для разработки мероприя-
тий, предотвращающих про-
рыв грунтовых вод и связан-
ные с ним взрыхление, раз-
мыв или другие поврежде-
ния восходящими токами во-
ды пород основания
Расчетные характеристи-
ки породы принимаются с до-
верительной вероятностью
а = 0,85
Расчетные характеристи-
ки пород принимаются с до-
верительной вероятностью
а = 0,95
просадочных породах. Деформации-просадки учитываются при величине относи-
тельной просадочности 611Р	0,01. Принимаются во внимание дополнительные
вертикальные деформации просадочных пород от нагрузки, передаваемой фунда-
ментами, и от собственного веса породы и горизонтальные деформации, возника-
ющие при просадке породы под действием ее собственного веса в пределах криво-
линейной части просадочной воронки.
По материалам изысканий выделяют тип условий по просадочности, который
устанавливается по результатам лабораторных исследований, исследованием
штампами и опытным замачиванием котлованов. Особое внимание уделяется
прогнозу колебания уровня грунтовых вод и изменению гидрогеолотческих
условий в результате строительства зданий и сооружений.
Для расчета оснований определяются прочностные характеристики в со-
стоянии природной влажности, если U Н7Г, и при влажности породы на гра-
нице раскатывания, если U < Н Р.
Предварительные размеры фундаментов зданий и сооружений, а также
окончательные размеры одноэтажных производственных зданий, малочувстви-
тельных к неравномерным осадкам (с нагрузкой на столбчатые фундаменты до
40*104 Н и на ленточные до 8-104Н/м), жилых и общественных бескаркасных
зданий (высотой не более 3-х этажей с нагрузкой на ленточные фундаменты до
10-104Н/м) при отсутствии мокрых технологических процессов принимаются
исходя из величины условного расчетного давления.
Дополнительные требования к изысканиям на просадочных породах при-
ведены в табл. 217. По материалам изыскании даются рекомендации для проведе-
ния мероприятий по устранению просадочных свойств.
277
Таблица 217
Дополнительные требования к инженерно-геологическим
исследованиям в районах распространения просадочных пород
(по Руководству по проектированию оснований зданий
и сооружений», 1977 г.)
Показатель
Требования
Тип грунтовых
условий
Относительная
просадочность бПр
Величина на-
чального просадоч-
ного давления рпр
Начальная про-
садочная влаж-
ность II пр
Модуль дефор-
мации
Степень измен-
чивости сжимае-
мости основания
Прочностные ха-
рактеристики: угол
внутреннего тре-
ния <р и удельное
сцепление с
Специальное об-
следование
Устанавливается по наличию и величине просадки от соб-
ственного веса породы по данным лабораторных иссле-
дований, а для вновь осваиваемых площадок — по данным
полевых исследований замачиванием в опытных котло-
ванах
Устанавливается по результатам испытаний в компрес-
сионных приборах
Определяется минимальное давление, при котором про-
являются просадочные свойства породы в условиях ее
полного водонасыщения: при компрессионных испытани-
ях — давление, при котором относительная просадочность
6пр= 0,01; при полевых испытаниях штампами предва-
рительно замоченных пород — давление, равное пределу
пропорциональности на графике осадка штампа — на-
грузка; при замачивании пород в опытных котлованах —
природному давлению на глубине, начиная с которой про-
исходит просадка породы от ее собственного веса. Изу-
чается зависимость изменения рпр с глубиной
Определяется при отсутствии замачивания и возможном
медленном повышении влажности до неполного водонасы-
щения (U7up — влажность, при которой начинают прояв-
ляться просадочные свойства по критериям, аналогичным
ДЛ я Рпр)
Определяется при естественной влажности Ео и в водо-
насыщенном состоянии На вновь застраиваемых тер-
риториях Ео и Ер’ определяются испытаниями
ГЛ	Ео
Определяется отношением а£ = —~
Определяются при естественной влажности и в водона-
сыщенном состоянии, а при необходимости — в состоянии
заданного уплотнения по методике медленного сдвига
в условиях завершенной консолидации. Дополнительно
проводятся испытания по методике быстрого сдвига без
предварительного уплотнения при полном водонасыщен и и
породы
Проводится с целью определения типа условий по про-
садочности на основе изучения общего инженерно-геоло-
гического строения исследуемой толщи пород и местного
опыта строительства. Изучаются и зарисовываются де-
формации поверхности земли, зданий и сооружений.
Выявляются возможность и характер изменения гидрогео-
логической обстановки и дополнительного увлажнения
пород
278
Особенности проектирования оснований, возводимых на набухающих породах.
Величина набухания зависит от естественных (свойства породы, мощность слоя),
искусственных (давление по подошве фундаментов, площадь замачивания, хими-
ческий состав жидкости) и других факторов. С увеличением давления, действу-
ющего на породу, набухание уменьшается.
Деформация разуплотнения породы, связанная с набуханием, возрастает
с увеличением начальной влажности до определенного предела, называемого
влажностью набухания.
Набухание происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков, увлаж-
нения за счет подъема грунтовых и производственных вод, а также за счет нару-
шения природного равновесия условий испарения при застройке и асфальтиро-
вании территорий. В верхних слоях пород явления набухания и усадки связаны
с изменениями водно-теплового режима.
Особенности расчета оснований зданий и сооружении заключаются в учете
дополнительных деформаций набухания и усадки.
Проверку набухающих свойств породы при замачивании ее производствен*
ними водами проводят с помощью жидкостей, которые по своим физико-хими-
ческим свойствам соответствуют составу производственных вод. Требования
к материалам изысканий при определении набухан щпх свойств представлены
в табл. 218.
Таблица 218
Требования к определению набухающих свойств пород
(по «Руководству по проектированию оснований зданий
и сооружений», 1977 г.)
Характеристики	Полевые	исследования пород		Лабораторные исследования пород		
	слабона- бухающих	средне- набуха- ющих	силъно- набуха- ющнх	слабо- набуха- ющнх	средне- набуха- ющих	сильно- набуха- ющих
б„ = / (р)
by=f (р)
Давление набу-
хания р„
Нижняя грани-
ца зоны набуха
ни я *
• При лабораторных исследованиях определяется расчетным путем по значению рн.
Особенности проектирования оснований, сложенных элювиальными отложе-
ниями. Специфические состав и свойства элювия, крайняя неоднородность,
наличие крупных обломков и т. д. значительно затрудняют инженерно-геологи-
ческие исследования и вносят особенности в проектирование оснований.
Важной характеристикой для оценки элювиальных пород является коэффи-
циент выветрелости Квк, который для предварительных расчетов может быть при-
нят по результатам гранулометрического анализа (табл. 219).
Особенности проектирования оснований, возводимых на засоренных грунтах.
Особенности проектирования заключаются в учете суффозионной осадки, свя-
занной с длительным замачиванием и фильтрацией воды через засоленные породы.
При этом в процессе выщелачивания солей происходит изменение физико-механи-
ческих свойств пород, снижаются прочностные характеристики. Засоленные
глинистые породы, как правило, проявляют набухающие свойства при замачи-
вании и изменяют химический состав подземных вод, что может привести к агрес-
279
Таблица 219
Значение коэффициента выветрелости для предварительных
расчетов (из «Рекомендаций по проектированию оснований зданий
и сооружении, 1977 г.)
Значении Квк	Содержание фракциЛ, %			
	более 10 мч	10—2 мм	2—0.1 мч	менее 0,1 мм
Менее 0,25	54—66	25—33	9—11	0,9-4,1
0,25—0,50	3G—44	34-40	18—22	2,7—3,3
0,51—0.75	27—31	36- 14	23—27	5.6—6,4
Более 0,75	10-14	42—46	28-32	11—13
сивному воздействию этих вод на материал фундаментов и подземных частей
зданий.
I [пженерно-геологические взыскания должны обеспечить получение необ-
ходимых сведений по условиям залегания засоленных пород, гидрогеологиче-
ским, гидрологическим и гидрохимическим условиям. Изучается возможность
обводнения основания в период строительства и эксплуатации зданий и соору-
жений. Специально описываются форма и характер распределения солей (про-
слои, линзы, точечные вкрапления, налеты и т. д.), степень их кристаллизации
и дисперсности (кристаллы, друзы, солевой цемент и т. д.). На основании хими-
ческих анализов приводится качественный и количественный составы солен.
Инженерно-геологическим обследованием территории выявляются наличие,
формы и размеры суффозиоиных блюдец, характер деформации зданий в соору-
жений, возведенных в аналогичных условиях.
Особенности исследования оснований и фундаментов при капитальном ре-
монте и реконструкции зданий и сооружений. Инженерно-геологические работы
под объекты, подлежащие реконструкции (усиление фундаментов, надстройка
зданий и сооружений, замена конструкций и тяжелого оборудования и т. Д ),
имеют ярко выраженную специфику.
Особенности работ заключаются в необходимости проведения исследовании
в крайне стесненной обстановке в в изучении грунтов, подвергшихся воздей-
ствиям существующих сооружений. Работы условно подразделяют на два этапа:
— обследование зданий, фундаментов и оснований;
— исследование состава и свойств грунтов, а также инженерно-геологических
условий в целом с учетом характера проектируемых сооружений.
Основные проектные задачи:
—	надстройка зданий и сооружении;
—	пристройка новых зданий и сооружений к существующим;
—	капитальный ремонт и реконструкция зданий и сооружений с заменой суще-
ствующих конструкций и оборудования на более тяжелые или с динамиче-
скими нагрузками;
—	капитальный ремонт деформированных зданий и сооружении;
—	специальные инженерные мероприятия (воздействие на существующие здания
и сооружения проходки подземных туннелей, изменение гидрогеологических
условии, влияние забивки свай на соседних участках и др.).
Особенностью работы является также необходимость вскрытия и обследова-
ния оснований и фундаментов. При этом необходимо делать тщательные и деталь-
ные зарисовки, замеры, а иногда и фотографии. Все размеры вскрытых фунда-
ментов фиксируются, за начальную отметку при замере глубин обычно прини-
мают отметку чистого пола первого этажа.
Качество (фундамента изучается внешним осмотром, описанием трещин, про-
стукиванием, опробованием трубкой, исследованиями неразрушающнми мето-
дами, а в особо ответственных случаях отбираются образцы материала фунда-
280
мента для лабораторных исследований. Некоторые приемы определения механи-
ческой прочности материалов фундаментов приведены в табл; 220. В ряде случаев
для определения марки бетона используют шариковый молоток или другие стан-
дартные приемы.
Таблица 220
Определение прочности материала фундаментов
Материал	Марка, 10* Пэ	Способ определения марки
Известковый бутовый ка- мень	Ниже 100	От удара ломом или кувалдой легко раз- рушается на мелкие куски
Кирпич	Ниже 50	От одного удара молотком массой 1 кг превращается в мелкий щебень,глухой звук при простукивании
»	100 и выше	При скользящих ударах молотком искрит, чистый звонкий звук
Бетон	Ниже 70	От удара ребром молотка остается неглу- бокий след, звук глухой, края вмятин не осыпаются; зубило легко вбивается в бетон
»	70—100	От удара ребром молотка остаются вмяти- ны, бетон крошится и осыпается, звук глу- ховатый; зубило погружается в бетон на глубину до 5 мм
	100—200	От удара ребром молотка остается след на поверхности, при ударах зубилом отде- ляются тонкие листочки
»	Выше 200	От удара ребром молотка остается слабый след, звук звонкий; при ударах зубилом ос- тается неглубокий след, листочки не отде- ляются, при царапании остаются малоза- метные штрихи
Для определения ширины фундаментов делаются специальные подкопы.
Наличие и характер деформаций стен и фундаментов выявляются визуально
путем осмотра и зарисовки трещин либо инструментально-геодезическими спо-
собами.
Рекомендуемые виды и объемы работ с учетом рекомендаций в книге [231
приведены в табл. 221.
Осип ания фундаментов с динамическими нагрузками. Часто при изысканиях
для промышленного строительства приходится иметь дело с проектируемыми
фундаментами при динамических нагрузках. Это, каг правило, фундаменты
машин с вращающимися частям> и кривошипно-шатунными механизмами, фун-
даменты кузнечных молотов, копровых бойных установок, прокатных стаков,
металлорежущих станков и др. Обычно фундаменты машин сооружают отдельно,
ле соединяя их с фундаментами зданий.
Проектирование фундаментов ведется по требованиям СНиП П-19-79 Фун-
даменты 1ашин с динамическими нагрузками».
Особенности инженерно-геологических исследований оснований фундаментов
с динамическими нагрузками заключаются в изучении физико-механических
свойств пород с учетом прогноза их поведения при вибрациях и в исследовании
состояния основании и фундаментов близлежащих зданий и сооружении с прогно-
зом влияния на них динамических нагрузок.
Слабые породы (торфянж не, илистые и др.), залегающие до глубины 1,5--
- м, заменяются песчаной подушкой. При большей мощности слабых пород они
281
Таблица 221
Рекомендуемые виды и объемы работ
Цель работ	Вид выра- боток	Коли- чество вырабо- ток, не менее		Глубина выработок
Капитальный ремонт или реконструкция без увеличе- ния нагрузок: на одно зда- ние или сооружение	Контроль- ные шурфы			Ниже уровня подошвы фундамента на 0,5 м
Устранение проникания воды в подвал или сырости стен: на один отсек	Контроль- ные шурфы	1		В зависимости от при- чины обводненности или источника сырости
Углубление подвала: у каждой стены углубляемого помещения	Контроль- ные шурфы			Ниже проектируемого углубления на 0,5 м
Детальное обследование на каждый вид конструк- ции: в наиболее нагружен- ном месте	Разведоч- ные шурфы			На 2—3 м ниже глуби- ны активной зоны
То же, в ненагруженном месте	Разведоч- ные шурфы	L* j		То же
То же, в наиболее нагру- женном месте с противопо- ложной стороны	Разведоч- ные шурфы			»
Обследование мест дефор- маций стен и фундаментов: в местах деформаций и до- полнительно в местах зале- гания слабых грунтов	Буровые скважины и шурфы	1-	-2	
Уточнение условий зале- гания грунтов, в зависимо- сти от количества секций: на каждое здание	Буровые скважины и шурфы	4-	-8	Ниже глубины заложе- ния фундаментов на глу- бину активной зоны плюс 2—3 м
исследуются для проектирования свайных фундаментов или изучается возмож-
ность их искусственного укрепления.
Проектирование оснований с динамическими нагрузками связано с исполь-
зованием упругих свойств пород. С этой целью испытания штампами, компрес-
сионные испытания, испытания грунтов сваями и т. п. следует проводить с обяза-
тельной фиксацией ветви разгрузки.
В ответственных случаях прочностные и деформационные характеристики
получают испытаниями, моделирующими работу основания, например при вибра-
ционных нагрузках. Известно, что с ростом ускорения колебаний сопротивление
сдвигу уменьшается, а модуль деформаци может как уменьшаться, так и увели-
чиваться в зависимости от свойств породы, величины и характера приложенной
нагрузки.
В табл. 222 приведена классификация грунтов как оснований фундаментов
машин.
Специально изучается возможность разжижения песчаных водонасыщенных
пород при динамических нагрузках. Эти свойства песка зависят от формы и раз-
меров зерен, пористости и других факторов. Н. Н. Маслов (1968 г.) выделяет
282
расчетные показатели для решения задачи об устойчивости песков; критическое
ускорение, коэффициент динамического уплотнения и модуль динамического
уплотнения.
Таблица 222
Классификация грунтов как оснований фундаментов машин (32]
Катего- рия	Характери- стика осно- ваний	Наименование грунтов	Упругая харак- теристика грун- та Сс, кг/см* при ро=0,2И04 Па
I	Нежесткие	Глины и суглинки текучепластич- ные (Il > 0,75), супеси текучие (/ £>	0,6
		> 1)	
11	Малой	Глины и суглинки мягкопластич-	0,8
	жесткости	ные (0,5 < Il < 0,75)	
		Супеси пластичные (0,5 < Il < 1)	1.0
		Пески пылеватые, водонасыщенные, рыхлые (е > 0,80)	1,2
III	Средней	Глины и суглинки тугопластичные	2.0
	жесткости	(0,25 < IL < 0,5)	
		Супеси пластичные (0< /д < 0,5)	1.6
		Пески пылеватые средней плотности и плотные (е < 0,8)	1.4
		Пески мелкие, средней плотности и крупные независимо от влажности и плотности	1.8
IV	Жесткие	Глины и суглинки твердые (// <1	з.о
		< 0) Супеси твердые (/ь< 0)	2.2
		Крупнообломочные грунты	2,6
Критическим ускорением сКР называется ускорение колебательного движе-
ния, при котором начинается уплотнение песка. Критическое ускорение изме-
ряется в миллиметрах (сантиметрах) в квадратную секунду.
Критическое ускорение интенсивно возрастает при уменьшении пористости
песка и с увеличением воздействующего на песок нормального давления. Кри-
тическое ускорение определяется экспериментально для каждого песка на спе-
циальных установках путем приложения колебаний частотой 15—20 Гц (число
колебаний в одну секунду) и фиксации уплотнения песка путем замера осадки
его поверхности.	(
Цля ориентировочных соображений приведем данные Н. Н. Маслова
(1968 г.): разнозернистый остроугольный песок (Каракумы) имеет критическое
ускорение при пористости 43 % — 400 мм с2, 39 % — 1000 мм. с2, 36 % —
1600 мм/с2; мелкозернистый окатанный песок (Волгоград) имеет критическое
ускорение при пористости, 43 % — 45 мм/с2, 39 % — 200 мм/с2, 36 % —
400 мм/с2, 32 °о — 800 мм/с2. Коэффициент динамического уплотнения vn —
показатель, характеризующий скорость уплотнения песка с заданной пористо-
стью п. под воздействием колебательного движения с определенной интенсив-
ностью.
Коэффициент динамического уплотнения имеет размерность, обратную вре-
мени (с'1), и зависит от тех же факторов, что и критическое ускорение. По
Н. Н. Маслову, коэффициент динамического уплотнения тонкозернистых песков
при полном разжижении и_при критических ускорениях от 10 до 275 мм/с2 со-
ставил примерно 3,5- Ю"4 с х.
283
Типы свайных фундаментов
Таблица 223
По характеру совмест- ной работы с грунтом	По материалу	По способу погружения	По способу армирования	По форме		По конструктивным особенностям
				поперечного сечення	продольного сечения	
Сваи-стойки (нижние концы опираются на скальные, крупнообло- мочные с песчаным за- полнителем и глинистые грунты твердой конси- стенции) Висячие сван (нагруз- ка по боковой поверх- ности и под острием передается на сжимае- мые грунты)	Железобе- тонные Бетонные Стальные Деревянные Грунтовые	Забивные Сваи-оболочки Буроопускные Винтовые Погружные с под- мывом Набивные (пневмо- набивные; частотра^гбо- ванные: внброиабив- ные; с оболочкой, ос- тавляемой в грунте; бу- ронабивные)	С ненапоягаемой продольной арма- турой с попереч- ным армированием Предварительио- напряженные со стержневой или проволочной про- дольной арматурой	Квадратные Прямо- угольные Квадратные | с круглой полостью Круглые Сложи ые	Призмати- ческие Пирами- дальные Трапецеи- дальные Ромбовид- ные	Цельные Составные (из отдель- ных секций) Срощенные по длине С заостренным концом С плоским конном С уширением (булаво- видные) С закрытым нижним концом С открытым нижним концом С камуфлетной пятой Сван-колонны  Сваи-столбы Пакетные
ь *< w е tn Ь е
г.’ г> DO Е со Е Е
О
рыхлой отсыпкой и уплотнением. При D < Do возможно уплотнение при
динамических нагрузках, при D ^Db уплотнение невозможно.
При расчетах основании используют коэффициент упругого равномерного
сжатия Czt иногда называемого коэффициентом постели. С2 измеряется в тоннах
на метр кубический или в килограммах на сантиметр кубический и представляет
собой величину, на которую нужно умножить упругую осадку фундамента, чтобы
получить значение равномерного давления на основание, вызывающего эту осадку.
Свайные фундаменты. Особенности исследований для проекти-
рования свайных фундаментов заключаются в необходимости решения следу-
ющих проектных задач:
—	выбор длины свай и определение слоя, на который рекомендуется опе-
реть сваи;
—	определение несущей способности свай и свайного основания в целом,
для чего проводят исследования состава и свойств пород;
—	оценка агрессивного и коррозионного воздействия пород в грунтовых вод
на материал свай;
—	выбор типа свайного фундамента, условий погружения и производства
работ.
Типы свайных фундаментов приведены в табл. 223.
Расчет оснований свайных фундаментов производится по предельным состо-
яниям. По первому предельному состоянию (по несущей способности) рассчиты-
ваются основания свай, свай-оболочек и свайных фундаментов в целом, если на
них передаются горизонтальные нагрузки в основном сочетании (например, под-
порные стенки и др.) или если основания ограничены откосами. По второму пре-
дельному состоянию (по деформациям) рассчитываются только основания свайных
фундаментов.
Несущую способность свай по прочности основания определяют для свай-
стоек по расчетному сопротивлению грунта под нижним концом сваи для скаль-
ных и крупнообломочных пород с песчаным заполнителем и глинистых пород
твердой консистенции. Расчетное сопротивление грунта выясняется по норматив-
ному значению временного сопротивления скальной породы одноосному сжатию
в водо насыщен ном состоянии. Несущая способность свай-стоек, заглубленных
в несущий слой из крупнообломочных пород с глинистым заполнителем, опре-
деляется по результатам статических испытаний свай.
Величину несущей способности висячих свай получают по нормативным
значениям сопротивлений грунта под нижним концом R" и по боковой поверх-
ности сваи /н.
Нормативные значения и /н определяются по результатам исследований
(статическое зондирование, испытания грунтов эталонной сваей, железобетонной
сваей и т. д.) или по таблицам СНиП П-17-77 и зависят от глубины слоя грунта,
номенклатуры и плотности песчаных грунтов и консистенции глинистых грунтов.
Расчет по деформациям основания свайного фундамента из висячих свай
производится как для условного фундамента на естественном основании.
Для определения границы условного фундамента необходимо иметь углы
внутреннего трения всех слоев выше острия сван.
Некоторые особенности необходимо учитывать при изысканиях для проекти-
рования пирамидальных свай. В этом случае следует определять модуль дефор-
мации слоев грунта, окружающих боковую поверхность сван.
Особое внимание следует обращать на расчленение глинистых пород по кон-
систенции. Глинистые породы можно считать однородными по показателю кон-
систенции, если этот показатель с глубиной изменяется не более чем на 0,2//,.
Толщина однородных слоев принимается посредине интервала отбора монолитов
(проб).
С и и с о к литературы
I.	Л морян Л. С. Прочность и деформируемость торфяных грунтов. — М.: Недра,
1969.— 192 с.
2.	Архангельский И. В. Бурение скважин в прибрежной зоне морей. — Л.: Недра,
1975.- 176 с.
3.	Арцев А, И. Инженерно-геологические и гидрогеологические исследования для
водоснабжения и водоотведения. — М.: Недра, 1979.— 285 с.
4.	Бабушкин В, Д., Плотников И. И., Чуйко В. И. Методы изучения фильтра-
ционных свойств неоднородных пород. — М.: Недра, 1974.— 208 с.
5.	Бондарик Г. К., Комаров И. С.» Ферронский В. И. Полевые методы инженерно-
геологических исследований. — М.: Недра, 1967.— 374 с.
6.	Зурнаджи В. Л., Филатова ЛЕ П. Усиление оснований и фундаментов при
ремонте зданий. — М.: Стройиздат, 1970.— 96 с.
7.	Инженерная геология СССР. В 8-ми томах — М.: Изд-во МГУ, 1976—1978.
8.	Инженерно-геологические изыскания для строительства гидротехнических со-
оруженнй/Е. С. Карпышев, Л. А. Молоков. Л. И. Нейштадт и др. — М.: Энергия,
1972.— 376 с.
9.	Каган А. А., Кривоногова Н. Ф. Многолетнемерзлые скальные основания соору-
жений. — Л.: Стройиздат, 1978.— 208 с.
10.	Каган А. А., Солодухин ЛЕ А. Моренные отложения Северо-Запада СССР. —
М.: Недра, 1971.— 136 с.
11.	Каплан Б. Г. Экспресс-расчет основных математико-статических показателей. —
Баку: Маариф, 1970.— 440 с.
12.	Коломенский Н. В. Специальная инженерная геология. «— М.: Недра, 1969. —
336 с.
13.	Коломенский Н. В., Комаров И. С. Инженерная геология. — М.: Высшая школа,
1964.— 480 с.
14.	Комаров И. С. Накопление и обработка информации при инженерно-геологи-
ческих исследованиях. — М.: Недра, 1972.— 296 с.
15.	Корчагин Г. П., Коренева С. Л. Пресснометрия и вращательный срез в инже-
нерной геологии. — М.: Недра, 1976.— 184 с.
16.	Кузин М. Ф., Егоров Н. И. Полевой определитель минералов. — М.: Недра,
1974.— 232 с.
17.	Ларионов А. К. Методы исследования структуры грунтов. — М.: Недра,
1971.- 200 с.
18.	Ломтадзе В. Д. Инженерная геология. Инженерная петрология. — Л.: Недра,
1970.— 528 с.
19.	Ломтадзе В. Д. Инженерная геология. Инженерная геодинамика. — Л.: Недра,
1977.- 479 с.
20.	Лысенко М. П. Состав н физнко-механические свойства грунтов. •— М.: Недра,
1972. — 320 с.
21.	Максимович Г. А. Основные обстановки развития карбонатного и сульфатного
карста. — В кн.: Проблемы инженерной геологии. — М., 1970, с. 229—233.
22.	Маслов И. Н. Основы механики грунтов и инженерной геологии. — М.:
Высшая школа, 1968.— 629 с.
23.	Методика обследования н проектирования оснований и фундаментов при ка-
питальном ремонте, реконструкции и надстройке зданий/Акад. коммун, хоз-ва. — М.:
Стройиздат, 1972.— 111 с.
24.	Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород/Под
ред. Е. М. Сергеева. — М.: Изд-во МГУ, т. II. 1968.— 370 с.
25.	Морарескул Н, И. Основания н фундаменты в торфяных грунтах. — Л.: Строй-
нздат, 1979.— 80 с.
26.	Овечко Л. Д. К вопросу о прочностных свойствах мела. — В кн.: Инженерные
изыскания в строительстве, геологические, гидрогеологические и геофизические методы.
Киев, 1975, с. 71—72.
27.	Опытно-фильтрационные работы/Под ред. В. М. Шестакова, Д. II. Башка-
това. — М.: Недра. 1974.— 204 с.
28.	Проскуряков А. Л!.. Пермяков Р. С., Черников А. /С Фнэнко-механнческие
свойства соляных пород. — Л.: Недра, 1973.— 272 с.
29.	Рац М. В. Неоднородность горных пород и их физических свойств. — М.:
Наука, 1963.— 448 с.
30.	Ребрик Б. М. Бурение скважин при инженерно-геологических изысканиях.—
М.: Недра, 1979.- 256 с. *1
31.	Ребрик Б. ЛЕ. Куник Л. И» Эффективность и качество бурения инженерно-
геологических скважин. — М.: Недра, 197о.— 128 с.
32.	Савинов О. А. Современные конструкции фундаментов под машины и нх рас-
чет. — Л.: Стройиздат. 1979.— 200 с.
33.	Скабалланович И. А. Гидрогеологические расчеты по динамике подземных
вод. — М.: Госгортехнздат. i960,— 407 с.
286
34.	Слаеянов В. Н. Прогноз опасности возникновения плывунов п суффозии при
горных н строительных работах. — В кн.: Проблемы инженерной геологии в связи с ра-
циональным использованием геологической среды. Л., 1976, с. 67—68.
35.	Солодухин At. Л. Инженерно-геологические изыскания для промышленного
и гражданского строительства. — М.: Недра. 1975.— 188 с.
36.	Справочник инженера-геолога линейных нзысканий/Под род. Ш. М. Шнайдера
Л.: Гостоптехнэдат, 1962.— 285 с.
37.	Справочник по инженерной геологии/Под ред. Ф. П. Сава ренского. М.—Л :
Государственное объединенное научно-техническое издательство, 1939.— 339 с.
38.	Справочник по инженерным изысканиям для стронтельства/Под ред. А. И. Се-
верьянова. М. С. Агалнной. — М.: Госгортехнздат, 1963.— 322 с.
39.	Справочник по инженерной геологнн/Под ред. М. В. Чурикова. — М.: Недра,
1974.— 402 с.
40.	Справочник по общестроительным работам: Инженерные изыскания в строи-
тельстве/Под ред. П. Ф. Бакума. — №.. Стройиздат, 1975. 480 с.
41.	Трофименков Ю. Г.» Воробков Л. Н. Полевые методы исследования стронтел -
ных свойств грунтов. — М.: Стройиздат, 1974,— 176 с.
42.	Ферронский В. //., Т. Л. Г разное. Пенетрационный каротаж. — М.: Недра,
1979.— 334 с.
43.	Хазанов At. Л. Искусственные грунты, их образование и свойства. — №.:
Наука, 1975.— 135 с.
44.	Ширяев В. Н., Карпов А. А. Организация оснащения инженерно-геологических
изысканий. — М.: Недра, 1971,— 224 с.
45.	Юбелът Р., Шрайер П. Определитель горных пород. — М.: Мир. 1977.— 235 с.
46.	Юшков А. С., Серик Е. Л. Буренке геологоразведочных скважин. — №.: Недра,
1976.— 288 с.
Оглавление
Предисловие ............................................................... 3
Глава I. Общие положения .................................................. 5
Глава II. Горные породы (полевое описание) ............................... 33
Общие сведения........................................................ 33
Магматические породы.................................................. 35
Осадочные породы...................................................... 39
Метаморфические породы.................................................... 53
Особые породы ........................................................ 55
Глава III. Геологические процессы и явления............................... 66
Глава IV. Инженерная гидрогеология........................................ 84
Общие сведения....................................................  .	81
Агрессивные свойства воды............................................. 87
Коррозионные свойства грунтов н вод................................... 89
Отбор проб воды .......................................................... 91
Водопроницаемость (фильтрация) пород.................................. 92
Уровень подземных вод.................................................. 99
Глава V. Физико-механические свойства пород................................ 100
Скальные и полускальные породы ........................................ 100
Нескальные породы...................................................... 133
Глава VI. Инженерно-геологические изыскания ............................. 163
Общие сведения............................................................. 163
Сбор, анализ и обобщение данных о природных условиях района (участка)
строительства ....................................................... 163
Инженерно-геологическая рекогносцировка ............................. 168
Инженерно-геологическая съемка ...................................    168
Инженерно-геологическая разведка..................................... 173
Инженерно-геологическое опробование ................................. 185
Камеральные работы .................................................... 190
Глава VII. Полевые методы исследования горных пород ....................... 199
Общие положения........................................................ 199
Гранулометрический анализ крупнообломочных пород....................... 199
Определение плотности (объемной массы) крупнообломочных пород ...	201
Зондирование .......................................................... 202
Пенетрацнонный каротаж ...............................................  212
Испытание статическими нагрузками (штампами) ..........................214
Замачивание породы в опытном котловане ................................221
Прессиометрнческие испытания...........................................223
Испытание на срез в буровых скважинах ................................. 228
Испытание на срез целиков породы ......................................232
Искиметрические испытания..............................................236
Испытания натурных свай................................................237
Геофизические работы...................................................244
Глава VIII. Буровые работы................................................. 249
Общие положения...................................................... 249
Буровые установки ....................................................251
Буровой инструмент ................................................... 256
Технология бурения ................................................. 261
Морское бурение........................................................266
Извлечение обсадных труб из скважин..................................  269
Ликвидация скважин ................................................... 271
Использование характеристик бурового процесса для оценки состава и свойств
пород..............................................................   271
Глава IX. Сведения по основаниям и фундаментам ...........................275
Список литературы .......................................................     28b