9.10.2017

От чего зависит качество изысканий, и как его обеспечить

По мнению автора настоящей статьи, для повышения качества инженерно-геологических изысканий в нашей стране необходимы новые принципы их организации, производства и оценки полученной информации.

В статье предлагается обсудить критерии оценки качества материалов инженерно-геологических изысканий с точки зрения их информационного содержания и формы. Рассматривается принцип равномерного изучения и представления геологической среды при разработке проектной документации на основе оптимизации комплекса полевых и лабораторных исследований, в том числе максимального использования возможностей геофизических работ.

 

Михаил Захаров

Профессор кафедры геотехники Санкт-Петербургского архитектурно-строительного университета

zhmike@mail.ru

 

В области инженерных изысканий, очевидно, следует говорить о качестве инженерно-геологической информации, необходимой и достаточной для проектирования, строительства, эксплуатации, реконструкции различных зданий и сооружений.

Предполагается, что за счёт повышения качества инженерно-геологической информации можно существенно повысить безопасность объектов капитального строительства вплоть до создания объектов высокой степени надёжности и безопасности, т.е. максимально устойчивых, как со стороны внешних, так и внутренних воздействий.

При такой постановке проблемы по определению возникает вопрос: по каким максимально объективным критериям оценивать инженерно-геологическую информацию, обычно представляемую текстами, таблицами, картами, разрезами, фотографиями, блок-диаграммами и т.п. Низкая эффективность традиционных форм представления инженерно-геологической информации для проектирования стала уже притчей во языцех. Между тем, компьютеризация обработки и представления информации открывает совершенно иные возможности для эффективного и рационального использования всей изыскательской продукции, значительно сокращая сроки проектирования и строительства. Формулировка единых принципов характеристики и оценки инженерно-геологической информации становится важнейшим отправным моментом всего процесса разработки нормативной базы инженерно-геологических изысканий.

К сожалению, жёсткая привязка инженерных изысканий к утилитарным требованиям строительства не позволяет изыскателям выработать свой специфический подход к организации, производству и оценке качества своей конечной продукции. Между тем, проблема безопасности зданий и сооружений совершенно по-разному воспринимается с позиции проектировщиков и строителей с одной стороны, и с позиции изыскателей – с другой. Для первых любое конструктивное решение или вид работ напрямую связаны с безопасностью строительного объекта, для вторых – безопасность определяется именно качеством информации, получаемой в результате всего процесса изысканий. Следовательно, вполне логичным выглядел бы самостоятельный Свод нормативных документов по изысканиям, объединяющий национальные (российские) стандарты и технические регламенты. При этом стандарты определяли бы содержательную сторону инженерно-геологической информации в части требований к целям и задачам изысканий, терминологии, единицам измерения, а технические регламенты описывали бы процедурные моменты соответствующих работ. Такое разделение устранило бы перегруженность стандартов процедурными деталями, что было свойственно старым нормативным документам. Конечно, критерии качества информации в этом случае должны выглядеть совершенно по-другому. Среди таковых следует, прежде всего, назвать критерии полноты, достоверности, точности, а также критерий функциональной эффективности, оценивающий использование инженерно-геологической информации в проектировании и строительстве с точки зрения структуры самой информации.

 

Полнота информации

Большинству специалистов понятно, что полнота полученной изыскателями информации определяется тщательностью и выверенностью программы изысканий по отношению к задачам проектирования. С содержательной стороны это зависит от системности рассмотрения всех компонентов базового понятия инженерной геологии об инженерно-геологических условиях строительства, т.е. от совокупного анализа результатов взаимодействия и взаимообусловленности элементов геологической среды – рельефа поверхности земли, горных пород, подземных вод и геологических процессов, обеспеченности строительными материалами, что в целом определяет специфическую целостность больших и малых территорий, рассматриваемых как природный пространственный ресурс для различных направлений хозяйственного использования. Подобный подход должен быть увязан с определённой количественной системой наблюдений, обеспечивающих создание комплексной и динамической модели инженерно-геологического строения любого объёма геологической среды.

Полнота информации зависит, прежде всего, от выбранной сети наблюдений, опробования и полевых экспериментов. В этом отношении изыскатели пока руководствуются только указаниями СП 11-105-97 (табл. 8.1), где прописаны расстояния между выработками в зависимости от типа сооружения, класса его ответственности и категории сложности, но эти рекомендации явно устарели и обеспечить решение проблемы безопасности зданий и сооружений с позиций современных стандартов не могут. Ужесточающиеся требования к безопасности зданий и сооружений в настоящее время могут обеспечиваться только равномерным изучением осваиваемого объёма геологической среды не только по пятну застройки, но и по прилегающей территории. В этом отношении можно использовать принцип составления геологических карт, когда каждый квадратный сантиметр карты вне зависимости от масштаба должен обеспечиваться не менее чем одной точкой наблюдений. При этом современные изыскательские технологии позволяют создать оптимальную сеть наблюдений из буровых скважин, геофизических сейсморазведочных профилей и пунктов зондирования (в основном, статического). Последовательное развитие разведочной сети с использованием этих методов позволяет создать оптимальную плотность наблюдений при переходе от масштаба к масштабу в ходе развёртывания и детализации проекта.

Широкое применение статического зондирования в указанной системе позволяет решить ещё одну важную задачу: устанавливать и оценивать плановую и вертикальную неоднородность геологического разреза на основе большого массива наблюдений. При статическом зондировании можно обеспечить не менее 50 измерений параметров на один погонный метр разреза, а современные компьютерные программы обработки данных позволяют наиболее эффективным способом оценивать неоднородность выделенных интервалов по критериям статистического распределения случайных величин для типовых моделей грунтов (Soil Behavior Type), (Robertson P. K., Kabal K.L. Guide to Cone Penetration Testing for Geotechnical Engineering. 3rd Edition, 2009).

Кажущаяся на первый взгляд избыточность геологической информации обернётся несомненной выгодой в случае многовариантного проектирования, сокращения сроков разработки различных конструктивных решений и прогноза изменений геологической среды в результате реализации проекта. Разведочная сеть подобной насыщенности особенно важна при картировании подземного пространства по технологии 3D-GEO, которая становится всё более востребованной в современных условиях.

 

Достоверность информации

Достоверность информации в первую очередь обеспечивается регламентацией и доступностью первичных материалов. Особенно это касается буровых работ, полевых опытных работ и лабораторных исследований. Подобные рабочие моменты следует закрепить в технических регламентах, поддерживающих соответствующие стандарты. В настоящее время в изысканиях сложилась парадоксальная ситуация, когда достоверность информации подтверждается лишь ссылкой исполнителя на соблюдение положений нормативных документов строительного профиля.

Достоверность информации зависит от доступности архивных материалов, которые должны передаваться заказчику в электронном виде вместе с техническим отчётом. Буровые журналы, журналы опытных работ, журналы лабораторных экспериментов, профессиональные фотографии керна должны быть легко доступны и проверяемы по всем технологическим позициям соответствующих видов работ.

 

Точность

В настоящее время инженерные изыскания предельно насыщены разнообразными контактными и дистанционными методами измерения параметров грунтов и различных процессов. Широко применяется зарубежная измерительная техника, рассчитанная на гарантийное и послегарантийное обслуживание фирмами-производителями. Как правило, производитель своим клеймом подтверждает и гарантирует качество измерительного устройства (датчиков) и возможности измерений стандартизированных параметров. При этом отсутствует паспортизация отдельных изделий, использующих тот или иной датчик. В отечественной практике, поддерживаемой организациями Росстандарта, применяется паспортизация как измерительных приборов, так и отдельных датчиков. Это нередко порождает конфликтные ситуации между метрологическими службами изыскательских организаций и Росстандартом, который по формальным признакам требует (отнюдь небескорыстно) дополнительной паспортизации зарубежной измерительной техники.

В любом случае, гарантией точности производимых в изысканиях измерений может служить функционирование соответствующей метрологической службы, если не в каждой изыскательской организации, то в рамках объединений саморегулируемых организаций. Соответственно в технических отчётах по изысканиям всегда должна содержаться глава, посвящённая метрологическому обеспечению производимых работ, составленная специалистами соответствующего профиля.

 

Функциональная оценка инженерно-геологической информации

Если предположить, что в результате инженерно-геологических изысканий мы получили полную, достоверную и точную информацию, остаётся вопрос, как ее использовать наиболее эффективно. Стратегическое направление здесь совершенно понятно, и определяется оно общими тенденциями технического прогресса в науке и технике. Это может быть только многоаспектное моделирование изучаемого объёма геологической среды (подземного пространства) с помощью современных компьютерных технологий, при этом главным становится не иллюстративное украшение отчётных материалов компьютерной графикой, а применение объёмного моделирования на регулярных и нерегулярных параметрических сетках. Такое моделирование позволяет не только показывать дискретные и континуальные оценки геологического пространства, привязанные к определённым типам грунтов, но и непосредственно использовать такие модели в проектировании без каких-либо промежуточных операций. Данная технология, построенная по принципу обратных связей, позволяет оперативно вносить изменения в проектные решения на основе рассмотрения различных сочетаний топологии геологического пространства и физико-механических параметров грунтов, учитывая самые неблагоприятные сочетания природных факторов. Попытки внедрения такой технологии делались многократно, но пока этот процесс не принял необратимый характер. Фактически в указанной технологии речь идёт о непрерывном развитии проектно-изыскательского процесса на основе создания динамической модели инженерно-геологических и гидрогеологических условий. Основные результаты могут быть представлены следующим рядом моделей:

  • централизованный и автоматизированный сбор и анализ архивных материалов (ретроспективная модель I);
  • создание банка данных, где проверяется и взвешивается каждая позиция, освещающая инженерно-геологические условия картируемой территории (учётно-контрольная модель II);
  • создание актуальной динамической модели инженерно-геологической структуры, где возможны оперативные изменения по мере поступления новых материалов (модель III);
  • возможность синтеза структурной модели Геологической Среды и инженерно-конструктивной структуры для оперативного проектирования (синтетическая модель IV).

Следует подчеркнуть, что визуализация модельного ряда в настоящее время связана с воксельными разработками, которые позволяют получить структурные параметрические срезы и объёмные представления любого уголка изучаемого пространства. Плановая и объёмная визуализация в указанной технологии имеет большое значение, подобное тому, какое имело место на заре становления инженерно-геологических изысканий детального масштаба (1:2000), когда в составе отчётной документации предусматривалось построение аксонометрических проекций площадки (И.В.Попов, 1950), но тогда подобная технология требовала громадных затрат времени и выполнялась в ручном режиме. По сути дела, в те далёкие годы аксонометрическая проекция представляла статичное объёмное изображение определённого грунтового массива.

Таким образом, информационная направленность инженерно-геологических исследований для строительства ставит вопрос о создании изыскательской организации нового типа, в рамках которой на основе современных технологий должен формироваться современный исследовательский комплекс в составе многофункциональных пенетрационно-буровых установок, сейсмогеофизического и лабораторного оборудования, т.е. комплекс, который обеспечит получение и эффективное многостороннее использование инженерно-геологической информации.

________________________

1 Воксель (в разговорной речи воксель, англ. Voxel — образовано из слов: объёмный (англ. volumetric) и пиксел (англ. pixel) — элемент объёмного изображения, содержащий значение элемента растра в трёхмерном пространстве. Вокселы являются аналогами пикселов для трехмёрного пространства. Воксельные модели часто используются для визуализации и анализа медицинской и научной информации.

 

Уважаемые читатели! Если у Вас после прочтения какой-либо статьи появилось желание высказаться по затронутой проблеме, Вы можете подготовить свою статью или развернутый комментарий и выслать его на электронный адрес info@geoinfo.ru. Наиболее интересные комментарии будут отбираться редакцией и публиковаться под указанной Вами в письме статьей. Если же Ваш материал превысит по объему 3-4 страницы, то мы с удовольствием опубликуем его как отдельную статью. Обращаем Ваше внимание, что все комментарии и статьи должны сопровождаться данными автора: имя и фамилия, должность и место работы, контактный e-mail.

© ООО «ГеоИнфо» 2016

Яндекс.Метрика

Пользовательское соглашение - оферта