6.10. Состав работ визуальных наблюдений включает:
- обнаружение и фотофиксацию;
- измерение простейшими способами;
- описание и занесение в реестр (ведомости, полевые журналы и т. д.);
- установление необходимости дополнительных инструментальных наблюдений (геодезическо-маркшейдерских, гидрогеологических, тензометрических и виброметрических).
6.11 При визуальном наблюдении объектов геотехнического мониторинга применяются простейшие инструменты (линейки, мерные рулетки, маяки, щелемеры и т. д.), которые выбираются в зависимости от наблюдаемого контролируемого параметра.
6.12. Геодезическо-маркшейдерские наблюдения выполняются, как правило, за всеми объектами геотехнического мониторинга для решения следующих задач:
- установления области влияния проходки на состояние прилегающих объектов, в том числе автодорожных тоннелей;
- определения планово-высотного положения сооружений; - определения величины развития деформаций.
6.13. При геодезическо-маркшейдерских наблюдениях фиксируют смещения, осадки, крены и т. д. как на дневной поверхности, так и на глубине.
6.14. Геодезическо-маркшейдерские наблюдения выполняются либо геодезическими знаками (исходными, опорными, деформационными реперами, деформационными марками), либо обратными отвесами, скважинными инклинометрами, скважинными экстензометрами и скважинными экструзометрами.
Как правило, для выполнения геодезическо-маркшейдерских измерений на дневной поверхности или на стенке горной выработки (конструкциях автодорожного тоннеля) следует проводить работы по установке исходных и опорных реперов, их планово-высотной привязки, заложению деформационных знаков и измерению их положения с применением нивелиров, тахеометров, теодолитов и т. д., для определения глубинных смещений грунтовых толщ: бурение специальных горизонтальных и вертикальных скважин; устройство обсадных труб в скважины, проведение измерений.
6.15. Деформационные знаки представляют собой:
- деформационные репера, изготовленные из металлических стержней диаметром не менее 20 мм, металлических трубок диаметром не менее
30 мм или из обрезков рельсов, глубиной заложения не менее 0,5 м от границы промерзания грунта;
- деформационные марки, устанавливаемые на конструкции и ответственные узлы строящихся автодорожных тоннелей, а также зданий и сооружений окружающей застройки.
6.16. Для измерения вертикальных смещений, как правило, применяют скважинные экстензометры, для горизонтальных - обратные отвесы, скважинные инклинометры и скважинные экструзометры. Обратные отвесы и скважинные инклинометры целесообразно использовать при наблюдениях за подвижками грунтовых толщ на оползневых склонах, а скважинные экстензометры и экструзометры - в горных выработках (автодорожных тоннелях).
6.17. Методика производства геодезическо-маркшейдерских наблюдений определяется в зависимости от инженерно-геологических условий и необходимой точности измерений.
Наблюдения за вертикальными смещениями деформационных знаков (реперов, марок) выполняют методами геометрического и тригонометрического нивелирования, за горизонтальными смещениями – створным методом, полигонометрией, измерением горизонтального угла и длины линии от точки планового геодезического обоснования до геодезического знака и т. д.
6.18. Для выполнения геодезическо-маркшейдерских измерений на дневной поверхности разбивают подконтрольные створы из опорных и деформационных реперов (марок), инклинометрических и экстензометрических скважин, в горной выработке (автодорожном тоннеле) - подконтрольные сечения из деформационных марок, экстензометрических и экструзометрических скважин.
6.19. Глубина заложения геодезических реперов определяется в зависимости от назначения данного геодезического репера, климатических и геологических условий и согласно требованиям ГОСТ 24826.
6.20. Точность измерений вертикальных и горизонтальных поверхностных и глубинных смещений следует определять в зависимости от ожидаемого значения перемещения, установленного проектом, а также в соответствии с ГОСТ 31937, ГОСТ 24846 и иными регламентирующими документами.
6.21. Гидрогеологические наблюдения производятся для определения сезонных уровней грунтовых вод, вычисления порового (гидростатического) давления и оценки его воздействия на конструкции автодорожного тоннеля. Значения порового (гидростатического) давления сравниваются с расчетными критериальными показателями, полученными при проектировании тоннеля.
6.22. Состав работ гидрогеологических наблюдений включает:
- бурение скважин под устройство скважинных пьезометров и индикаторов подземных вод и т. д.;
- устройство обсадной трубы в стволе скважины, донной заглушки, верхнего оголовка и т. д.;
- установка измерительного оборудования для проведения наблюдений;
- снятие показаний с помощью считываемого устройства;
- занесение результатов измерений в журналы и акты снятия показаний;
- составление и освидетельствование актов у представителей заказчика. 6.23 Гидрогеологические наблюдения производятся, как правило, с помощью скважинных пьезометров и индикаторов подземных вод. Для определения контролируемых параметров (см. разделы 7^9) необходимо пробуривать специальные скважины на все водоносные горизонты. Места расположения данных скважин определяются по результатам инженерных изысканий, обследований и т. д. Гидрогеологические наблюдения целесообразно производить в обводненных и трещиноватых зонах, а также на участках развития оползневых процессов.
6.24 Целью геофизических наблюдений является определение и прогнозирование состояния строительных конструкций и геологической среды как впереди забоя тоннеля, так и в мульде сдвижения. По результатам геофизических наблюдений геологической среды определяются деформационные и прочностные свойств пород, а также характерные особенности геологической среды (зоны рассланцевания, обводнения, участки тектонической нарушенности и т. д.), оценивается их изменение при выполнении строительных работ. При наблюдениях за строительными конструкциями устанавливается их сплошность и целостность.
6.25 Геофизические наблюдения выполняются для:
- строительных конструкций автодорожного тоннеля;
- геологической среды впереди забоя;
- мульды сдвижения;
- оползнеопасных и оползневых склонов;
- зданий и сооружений окружающей застройки.
6.26 Геофизические наблюдения состоят из следующих полевых работ:
- бурения скважин (для скважинных методов (таблица 1));
- монтажа измерительного оборудования;
- проведения полевых работ и снятия результатов измерений;
- занесения результатов измерений в полевые журналы, акты снятия показаний и т. д., и их освидетельствование.
6.27. Геофизические наблюдения строительных конструкций выполняются в случае обнаружения внутренних повреждений или деформаций. Исследование состояния конструкции, как правило, выполняется ультразвуковым методом. С помощью ультразвукового просвечивания устанавливаются фактические размеры элементов конструкций, наличие в них дефектов и деформаций.
6.28. При геофизических наблюдениях геологической среды, как правило, применяют сейсмоакустические и электромагнитные методы, которые по технологии наблюдения при геотехническом мониторинге подразделяют на наземные, скважинные и подземные (таблица 1).
Таблица 1 - Основные методы геофизических наблюдений, применяемых при геотехническом мониторинге
| Модификацииметодов | Технология наблюдения | Глубинность | Решаемые задачи / особые условия |
| Электромагнитные методы | |||
| Метод естественныхимпульсовэлектромагнитного поляЗемли (ЕИЭМПЗ) | Наземная | - | Установление напряженного состояния массива, локализация мест возможных нарушений сплошности, степени трещинообразования |
| Электропрофилирование(ЭП) различнымиустановками | Зависит отсоотношенияудельногоэлектрическогосопротивленияпород, мощностигеоэлектрическихслоев и размераизмерительной установки | Картирование границ пород различного состава, влажности, пористости, обнаружение и картирование субвертикальных геологических тел (зон повышенной трещиноватости и т. д.) | |
| Вертикальноеэлектрическоезондирование (ВЭЗ)различнымиустановками | Расчленение разреза по вертикали, определение состава, строения и ряда водно-физических свойств пород, наблюдения за динамикой процессов | ||
| Электрокаротажсопротивлений (КС),токовый каротаж | Скважинная | От 0,01 м взависимости отразмеров зонда | Расчленение разреза, обнаружение зон повышенной трещиноватости, пористости, обводненности, определение состава, строения и свойств пород |
| Метод заряженноготела (МЗТ) | Скважинная | До 100 м | Изучение направления и скорости движения подземных вод |
| Резистивиметрия | - | Оценка коррозионной агрессивности фунтов; экспресс-оценка состава грунтов; изучение режима подземных вод, загрязнения | |
| Метод естественногоэлектромагнитного излучения (ЕЭМИ) | Подземная | Зависит от свойствпород, не более20 м | Определение НДС пород, выделение обводнений, трещиноватости, геодинамически активных зон и т. д. |
| Методэлектромагнитногосверхширокополостногозондирования (ЭМИСШП) | Подземная | Зависит от свойствпород, не более70 м |
| Сейсмоакустические методы | |||
| Сейсмический каротаж(СК), сейсмическоепросвечивание (СП),вертикальноесейсмическоепрофилирование (ВСП) | Скважинная | Определяетсяглубиной скважины | Расчленение разреза,обнаружение границниже забоя и в сторонеот скважины, выделениезон трещиноватости иразуплотнения, оценкаф изико-механических свойств |
| Ультразвуковой каротаж(УЗК) | Наземная,скважинная | До 1 м | Изучение состава,строения и свойствгрунтов, в том числемерзлых, расчленениеразреза по вертикали |
6.29. Технологии выполнения геофизических методов наблюдения, изложенные в таблице 1, приведены в [1], [4] (кроме методов естественного электромагнитного излучения (ЕЭМИ) и электромагнитного сверхширокополостного зондирования (ЭМИ СШП)). Рекомендации по технологии производства геофизических наблюдений методами ЕЭМИ и ЭМИ СШП представлены в 6.30 и 6.31.
6.30. Регистрация ЕЭМИ используется для оценки устойчивости горных выработок автодорожного тоннеля. Метод ЕЭМИ основан на изучении динамики излучения электромагнитных импульсов возникающих при образовании и развитии трещин в массиве горных пород вблизи подземных выработок под влиянием изменений НДС. Методика работ по регистрации ЕЭМИ вдоль подземных выработок и в забоях заключается в следующем:
- ЕЭМИ регистрируется по профилям вдоль выработки с шагом 5-НО м. Количество профилей, их расположение и шаг измерений выбираются в зависимости от конкретных условий и изменчивости полей ЕЭМИ и НДС. В местах активного изменения наблюдаемых полей шаг измерений уменьшается до 1С2 м и выполняются дополнительные повторные и
контрольные измерения;
- в забое измерения выполняются по мере его продвижения в 3^7 пунктах его сечения в зависимости от возможности доступа и изменчивости полей ЕЭМИ и НДС. По мере продвижения забоя измерения ЕЭМИ выполняются через каждые КН20 м проходки. При подходе к зонам тектонических нарушений измерения проводятся чаще в зависимости от характера изменений ЕЭМИ и НДС для определения максимума ЕЭМИ, который, как показал опыт работ по опережающей разведке в различных горно-геологических условиях, находится на расстоянии КЬ-20 м до границы разлома.
6.31 Электромагнитное (ЭМИ) сверхширокополосное (СШП) зондирование представляет собой измерения, производимые в любом направлении вдоль проектируемой трассы строительства автодорожного тоннеля. Дальность зондирования методом ЭМИ СШП определяется в зависимости от прочности исследуемых пород. Метод ЭМИ СШП целесообразно применять для полускальных и скальных грунтов, дальность обзора от забоя в данных условиях составляет 6СН-70 м, для дисперсных грунтов дальность зондирования существенно снижается и составляет 3^5 м. Геофизические наблюдения методом ЭМИ СШП производятся на всем протяжении трассы строительства автодорожного тоннеля.
6.32. Тензометрические измерения выполняются в целях контролирования напряженного состояния несущих конструкций зданий и сооружений с применением датчиков деформации, датчиков давления грунта, анкерных датчиков нагрузки и т. д.
6.33. Тензометрические наблюдения включают следующие полевые работы:
- калибровку тензометрических датчиков;
- установку тензометрических датчиков;
- отвод сигнальных проводов от датчиков в безопасную зону;
- снятие показаний с датчиков с помощью считывающего устройства;
- занесение результатов измерений в полевые журналы, акты снятия показаний и т. д., и их освидетельствование.
6.34. Точность измерений тензометрического оборудования, как правило, определяется по сертификатам, прилагающимся к оборудованию. Если в сертификатах отсутствует данная информация, то сведения о точности измерения того или иного типа оборудования следует запрашивать непосредственно у производителя.
6.35. Виброметрические наблюдения выполняются для исследования колебательных воздействий и вибраций природного и техногенного происхождения для обнаружения очагов и оценки их влияния на объекты наблюдений. Данные виброметрических наблюдений следует сопоставлять с результатами визуальных, геодезическо-маркшейдерских, гидрогеологических и тензометрических наблюдений для:
- контроля за изменениями сейсмического режима в процессе строительства и эксплуатации сооружений;
- контроля за реакцией системы конструкций тоннеля и вмещающего массива на сейсмические воздействия с целью корректировки критериальных показателей;
- контроля за изменениями НДС конструкций тоннеля и вмещающего массива;
- численного моделирования динамики тоннеля с целью выявления причин аномальных колебательных процессов и разработки защитных мероприятий;
- анализа особенностей проявления различного типа динамических воздействий и их изменений во времени в разных частях автодорожного тоннеля и вмещающего массива;
- разработки рекомендаций по повышению сейсмической безопасности тоннеля и снижению негативного влияния вибраций на тоннель.
6.36. В состав полевых работ виброметрических наблюдений включают:
- определение мест расположения виброметрических станций;
- установку велосиметров и подключение их к регистраторам колебаний;
- проведение измерений и снятие показаний;
- занесение результатов измерений в полевые журналы, акты снятия показаний и т. д., и их освидетельствование.
6.37 Виброметрические наблюдения следует выполнять в сейсмически опасных районах (7 баллов и более) и местах возникновения высоких техногенных колебательных воздействий. Особое значение имеет выполнение виброметрических наблюдений для сооружений, в несущих конструкциях которых имеются трещины, сколы и т. д., так как колебательные воздействия приводят к развитию указанных деформаций.
6.38 Виброметрические наблюдения осуществляются с применением велосиметров, регистраторов колебаний и т. д., устанавливаемых, как на строительные конструкции зданий и сооружений, так и в скважины грунтового массива.