Инженерно-геологические изыскания в комплексе инженерные изысканий в строительстве

Здания и сооружения построены на земле или под землёй. Они теснейшим образом связаны с грунтами и всей окружающей природной средой. Жилые дома, общественные здания, транспортные сооружения дороги, мосты, туннели, нефте- и газопроводы, а также горные предприятия шахты и карьеры непрерывно взаимодействуют с окружающей средой. Если они не приспособлены к процессам, протекающим в этой среде, они не могут нести заданных функций, деформируются и разрушаются, к тому же нанося ущерб окружающей природной и рукотворной среде. Разумеется, они связаны не со всей планетой Земля, а только с малой частью её, прилегающей к сооружению. Какова эта часть, каково её строение, какие процессы в ней протекают? Как устроить безаварийное взаимодействие этой части окружающей среды с сооружением? На эти вопросы должен иметь ответы инженер-строитель. Он должен уметь рассчитывать взаимодействие здания или сооружения с окружающей средой. Расчетами занимаются такие научные дисциплины, как механика грунтов, строительная физика, инженерная гидрология. Для расчётов нужны надёжные цифровые характеристики структуры и свойств окружающей среды.

Изучение строения окружающей среды, получение расчётных характеристик элементов среды, выявление и анализ процессов в окружающей среде зданий и сооружений задача инженерных изысканий. Инженерные изыскания это отрасль строительства, создающая полный пакет информации об окружающей среде, необходимый для экономичного строительства и надёжной эксплуатации здания или сооружения. От объёма и качества изысканий зависит способность проектируемого здания противостоять деформациям основания, ветровым и снеговым нагрузкам, ударам сейсмических волн и другим воздействиям. Все эти воздействия могут быть учтены в конструкциях сооружений, но их прежде всего нужно предвидеть и это делается по результатам инженерных изысканий.

При инженерных изысканиях здание и сооружение рассматривается совместно с окружающей средой как единая и неразрывная природно-техническая система (ПТС). Она, как всякая система состоит из частей, взаимодействующих между собой (Рис.1).

В природно-технической системе такими частями являются само здание или сооружение, окружающая его атмосфера, расположенные рядом водные объекты такие, как река, озеро, море или временный поток воды, возникающий при снеготаянии и ливне, а так же растительность и животный мир и, конечно, грунты, на которых стоит здание или будет стоять проектируемый объект. Каждая из этих частей сложно построена и меняется во времени. К примеру, под воздействием погоды меняется уровень моря или озера, сезонно колеблется уровень реки. Сложно построена геологическая среда. Она может состоять из нескольких слоёв. В геологической среде выделяется основание, как часть наиболее тесно связанная с сооружением. В этой части грунты заметно сжимаются под нагрузкой от сооружения. Удаление грунтов из этой части неизбежно приведёт к деформации здания, покоящегося на основании. Например, грунты основания частично могут быть удалены при размыве геологической среды рекой или при устройстве котлована для нового строительстве рядом с существующим зданием. В предвидении изъятия грунта необходимо планировать защиту основания.

Каждую часть природно-технической системы изучает специальная наука в строительном цикле наук. Так атмосферные процессы изучает строительная климатология, водные объекты инженерная гидрология, геологическую среду инженерная геология, растительный и животный мир, загрязнение среды экология. В соответствии с этим инженерные изыскания разделяются по видам. Атмосферные процессы и гидрологические процессы изучают при инженерно-гидрометеорологических изысканиях, экологические условия - при инженерно-экологических изысканиях, геологическую среду – при инженерно-геологических изысканиях, рельеф местности и расположение всех существующих наземных сооружений и подземных коммуникаций фиксируют инженерно-геодезические изыскания. Есть и другие виды изысканий, которых мы для краткости не касаемся. Методы инженерно-геодезических изысканий даны студентам на геодезической практике. Следом за геодезической практикой проходит геологическая, которая должна дать представление об инженерно-геологических изысканиях. Инженерно-гидрометеорологические изыскания проводятся преимущественно при проектировании гидротехнических сооружений. При изысканиях для других видов строительства проектировщики удовлетворяются табличными характеристиками климатических условий из СНиП 2.01.07-85 «Строительная климатология и геофизика». Поэтому практика по гидрометеорологическим изысканиям проводилась только для студентов гидротехнических специальностей. Сложным и специфическим видом работ являются инженерно-экологические изыскания, но практика но этому виду изысканий пока не внесена в учебный план.

Объединить результаты изысканий различных видов в единую модель окружающей среды со зданием или сооружением в центре может только инженер-проектировщик, он же заказчик и он же единственный потребитель дорогостоящей информации изыскателей. Только он назначает размеры и материалы отдельных элементов здания или сооружения и должен рассчитать их совместную работу с грунтами или другими элементами внешней среды. Проектировщик получает от изыскателя информацию о природной и рукотворной (техногенной) среде (рис.2).

Изыскатель извлекает эту информацию непосредственно из среды будущего сооружения и из архивов, где хранятся материалы изысканий прошлых лет. Составленный на основе изыскательской информации проект после экспертизы и утверждения передаётся строителям, которые его реализуют. Выстроенное здание или сооружение дополняет исследованную изыскателями среду. Оно оказывает различные воздействия на неё, в частности, изменяет ветровые потоки, затеняет часть территории, вызывает уплотнение грунтов основания. Если какие-то из этих воздействий не были предусмотрены в материалах изысканий и не учтены в проекте, то взаимодействии частей ПТС происходит с опасными деформациями. Приходится повторно проводить изыскания с обследованием здания или сооружения, проектировать дополнительные мероприятия по защите среды от вредных воздействий сооружения или по укреплению сооружения, чтобы оно могло сопротивляться вредным воздействиям среды. Итак, в процессе эксплуатации цикл, показанный на рис 2, может повторяться. Он повторяется перед реконструкцией или реставрацией здания и в случае его аварийного состояния.

В рамках нашей практики из всего комплекса изысканий выделены для изучения инженерно-геологические изыскания, к рассмотрению которых мы переходим.