— Все документы — Справочные пособия к СНиП — РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕРЗЛЫХ ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТОВ ГЕОФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕРЗЛЫХ ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТОВ ГЕОФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕРЗЛЫХ ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТОВ ГЕОФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Производственный и научно-исследовательский институт
по инженерным изысканиям в строительстве

(ПНИИИС) Госстроя СССР

Рекомендации
по определению физико-механических свойств
мерзлых дисперсных грунтов
геофизическими методами

Москва Стройиздат 1989

Разработан комплекс методов, включающий электроразведку на постоянном токе и сейсмоакустические методы в модификации наземных и скважинных измерений, радиоизотопный каротаж и термометрию. Рассмотрены физические основы применения отдельных методов комплекса, вопросы методики и техники выполнения наблюдений, геофизической и геологической интерпретации полученных данных, способы расчета физико-механических свойств мерзлых дисперсных грунтов по данным отдельных методов и их комплексу. Приведены примеры выполнения расчетов и форма представления получаемых результатов.

Для геофизиков и инженеров-геологов проектно-изыскательских организаций, выполняющих работы на территориях распространения многолетнемерзлых грунтов.

Разработаны ПНИИИС Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Ю.Д. Зыков, Н.Ю. Рождественский, инж. О.П. Червинская, канд. геол.-минер. наук А.Н. Боголюбов)и НИИОСП Госстроя СССР (кандидаты техн. наук А.А. Морозов, Н.В. Лавров, инж. М.И. Сторожев).

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения. 2

1. Общие положения. 2

2. Электроразведка на постоянном и низкочастотном переменном токе. 4

3. Сейсмоакустические методы.. 7

4. Радиоизотопные методы.. 12

5. Термометрия. 15

6. Комплекс геофизических методов для определения физико-механических свойств мерзлых дисперсных грунтов. 16

Приложение 1. Рекомендуемая аппаратура. 19

Приложение 2. Определение поправки за диаметр скважины и глубины точки замера при определении ρt методом электрокаротажа. 20

Приложение 3. Номограммы для определения льдистости лв методами электроразведки и теоретические основы их расчета. 20

Приложение 4. Пример определения льдистости по данным электроразведки. 24

Приложение 5. Обобщенные зависимости скорости продольных волн от температуры при фиксированных значениях весовой влажности грунтов различного состава. 25

Приложение 6. Модель изменения параметров мерзлого грунта при изменении его влажности. 26

Приложение 7. Калибровка прибора и преобразователей при акустическом просвечивании.27

Приложение 8. Форма записи результатов скважинных измерений. 27

Приложение 9. Сводные диаграммы зависимостей vp от параметров состава и температуры для мерзлых грунтов. 28

Приложение 10. Номограммы для определения механических свойств мерзлых грунтов по сейсмоакустическим данным.. 29

Приложение 11. Номограммы для определения компонентов льдистости по данным акустических измерений. 30

Приложение 12. Пример определения физико-механических свойств и элементов криогенного строения по данным акустических измерений. 32

Приложение 13. Графики для определения плотности и влажности по данным радиоизотопного каротажа. 34

Приложение 14. Экспериментально-аналитический способ градуировки радиоизотопных приборов для определения плотности и объемной влажности грунтов. 34

Приложение 15. Форма записи результатов измерений. 35

Приложение 16. Пример определения физико-механических свойств мерзлого грунта по данным радиоизотопного каротажа. 35

Литература. 36

Условные обозначения

Используемые параметры

Скорости счета импульсов:

Ngе - естественного гамма-излучения;

Ng - ослабленного гамма-излучения;

NW- замедленного нейтронного излучения.

Скорости распространения упругих волн:

vP˝ - продольной в горизонтальном направлении;

vP┴- продольной в вертикальном направлении;

vR┴ - релеевской в вертикальном направлении;

vS┴ - поперечной в горизонтальном направлении.

Удельное электрическое сопротивление:

ρm- среднеквадратическое;

ρt - продольное;

d - диаметр скважины;

θ- температура;

D - плотность твердых частиц (оценивается по литологическому составу).

Определяемые характеристики

л.с. - литологический состав;

Wо - объемная влажность;

Wс - суммарная влажность;

Л - льдистость и ее параметры;

g - плотность грунта;

gск - плотность скелета грунта;

п - пористость;

Ед - динамические модули упругости;

Ес - статический модуль упругости;

Едеф - модуль деформации;

sсж - временное сопротивление одноосному сжатию.

Коэффициенты анизотропии:

χ - скорости распространения продольных волн;

λ - удельного электрического сопротивления.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Возможности использования геофизических методов для оценки физико-механических свойств мерзлых грунтов базируется на существовании связей между ними с одной стороны и свойствами, определяемыми в процессе геофизических работ - с другой. В основе этих связей могут лежать либо функциональные зависимости, обусловленные единством физических полей, либо зависимости тех и других от одних и тех же параметров состава, строения и состояния пород.

1.2. Под параметрами состава понимается количество и общая характеристика твердых, жидких и газообразных компонентов грунта в занимаемом объеме; под параметрами строения грунта понимается форма, размеры и взаимное расположение этих компонентов; под параметрами состояния понимаются характеристики естественных или искусственных полей, в которых существует изучаемый объем грунта. В соответствии с такими представлениями свойства грунтов - это реакция на изменение их состояния.

1.3. Наряду со строением грунта следует различать строение массива, которое характеризует форму, размеры и местоположение достаточно крупных неоднородностей, состоящих из однородных или квазиоднородных грунтов.

1.4. Определяемые в процессе инженерно-геологического опробования параметры состава, строения, состояния и физико-механические свойства грунта относятся к объемам, измеряемым кубическими дециметрами, реже метрами, характеризующими, как правило, отдельные точки массива.

При геофизических исследованиях использование различных по размерам измерительных установок и длин волн позволяет определять параметры, относящиеся к различным объемам и таким образом переходить от характеристик массива в точках к крупным его элементам. На решение этой же задачи направлено комплексирование видов наблюдений: наземных, скважинных и наземно-скважинных.

1.5. В процессе геофизических наблюдений измеряются параметры соответствующих геофизических полей, структура и интенсивность которых в общем случае зависит не только от физических свойств грунтов, но и от строения массива. Поэтому параметры геофизических полей не тождественны физическим свойствам грунтов и могут совпадать лишь в случае однородных изотропных сред.

С помощью специальных приемов интерпретации осуществляется переход от параметров геофизических полей к параметрам строения массива и физическим свойствам грунтов в пределах выделенных неоднородностей.

1.6. Найденные таким образом физические свойства грунтов могут быть использованы для вычисления параметров состава, строения, состояния и физико-механических свойств с помощью установленных между ними связей. Этот этап обычно называется геологической интерпретацией геофизических данных.

1.7. На практике широко применяются экспериментальные способы установления связей, при которых используются результаты натурных наблюдений и данные, полученные на образцах естественного сложения или приготовленных искусственным путем (физическое моделирование).

Наиболее распространено установление парных зависимостей, которые могут иметь функциональный (причинно-следственный) или стохастический (корреляционный) характер. Независимо от жесткости этих связей, при практическом их применении требуется специальная проверка и корректировка для каждого конкретного случая.

Более универсальный характер носят многопараметровые зависимости, полученные с учетом изменения всех основных параметров состава, строения и состояния.

1.8. При установлении связей и особенно при их практическом применении необходимо учитывать масштабность исследований. Она связана непосредственно с соотношением базы наблюдений и длины волн с одной стороны, и размерами изучаемых объемов, с другой.

1.9. Разрешающая способность геофизических методов такова, что в большинстве случаев надежно выделяются неоднородности, линейные размеры которых соизмеримы или превышают базы и длины волн. Если размеры неоднородностей существенно меньше, то среда по геофизическим данным фиксируется как однородная (квазиоднородная). Таким образом одна и та же среда в зависимости от масштаба исследований может выступать как в качестве неоднородной, так и квазиоднородной.

1.10. Признаком неоднородности среды является закономерное изменение параметров измеряемого поля как при увеличении или уменьшении баз и длин волн, так и при перемещении измерительных установок с постоянными базами и длинами волн.

Признаком квазиоднородности среды будет служить постоянство параметров поля при достаточно больших базах и длинах волн и закономерные изменения параметров при их уменьшении.

К параметрам полей, получаемым при малых базах и длинах волн, следует подходить так же, как и в случае неоднородных сред.

Признаком однородной среды является постоянство параметров полей независимо от размеров баз и длин волн.

1.11. Многопараметровый характер связей между физическими свойствами и параметрами состава, строения и состояния грунтов в большом числе случаев делает геологическую интерпретацию данных одного геофизического метода неоднозначной.

Для исключения или уменьшения пределов неоднозначности используется комплекс нескольких геофизических методов, основанных на изучении различных физических полей. Кроме возможностей повышения точности определения параметров грунтов и взаимоконтроля и корректировки результатов, получаемых каждым методом в отдельности, применение комплекса геофизических методов позволяет определять ряд параметров, которые ни одним из методов в отдельности определены быть не могут.

1.12. Основные требования, предъявляемые к геофизическим методам, используемым для определения физико-механических свойств мерзлых грунтов, заключаются в следующем:

связи, используемые для геологической интерпретации данных метода, должны быть теоретически обоснованы и хорошо изучены;

метод должен позволять определять свойства с достаточной степенью точности;

метод по возможности должен решать структурные задачи;

предпочтительно использовать методы, позволяющие проводить разномасштабные исследования (от образца до массива).


Рис. 1. Схема использования геофизических параметров для определения физико-механических характеристик мерзлых грунтов

1 - сейсмоакустические; 2 - радиоизотопные; 3 - электрические

Внаибольшей степени перечисленным требованиям отвечает комплекс методов, включающий электроразведку на постоянном и низкочастотном переменном токе, сейсмоакустические и радиоизотопные методы, термометрию.

1.13. Общая схема использования параметров, определяемых с помощью перечисленных методов, Для оценки физико-механических свойств мерзлых грунтов приведена на рис. 1.

Основным объектом комплексных геофизических исследований, выполняемых в соответствии со схемой, являются сухие необсаженные скважины.

1.14. Данные, полученные по разрезу скважины, распространяются на околоскважинное пространство с помощью наземных и наземно-скважинных методов.

2. ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА НА ПОСТОЯННОМ И НИЗКОЧАСТОТНОМ ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ


Возврат к списку
(Нет голосов)

Комментарии (0)


Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться
Самые популярные документы
Новости
Все новости