искать
Рубрикатор материалов

Сейчас в информационной базе:
рубрик - 105 , авторов - 329 ,
всего информационных продуктов - 3121 , из них
статей журнала - 647 , статей базы знаний - 85 , новостей - 2213 , конференций - 4 ,
блогов - 8 , постов и видео - 128 , технических решений - 4

© 2016-2019 ГеоИнфо

Разработка и сопровождение: InfoDesigner.ru
Приложение «Дискуссионные материалы. Интервью» 

Комплексная технология инженерно-геологических исследований и проектирования оснований. Анализ предложений НПП «Геотек»

Захаров Михаил Сергеевич
26 марта 2019 года

Когда в начале марта Г.Г. Болдырев и И.Х. Идрисов прислали в редакцию "ГеоИнфо" первую, вводную статью цикла публикаций, посвященного комплексной технологии инженерно-геологических исследований и проектирования оснований, они пригласили широкую профессиональную общественность вступить с ними в дискуссию.

Сегодня мы публикуем позицию по изложенным в статье вопросам известного специалиста в области инженерно-геологических изысканий, нашего постоянного автора М.С. Захарова. В целом одобряя предложения руководителей ООО НПП "Геотек", он высказывает и целый ряд критических замечаний, призывая обратить на них внимание и проработать некоторые моменты более тщательно.

Публикуя эту статью, мы все же хотим добавить от редакции, что ООО НПП "Геотек" при всем своем огромном вкладе в развитие инженерно-геологических изысканий, не в состоянии решить в одиночку все проблемы отрасли. Но и то, что сделано - разработка и внедрение в практику отечественного лабораторного оборудования, не уступающего зарубежным аналогам, причем без участия государства - позволяет надеяться, что и комплексная технология рано или поздно найдет свое место в нашей отрасли.

Ну а нам остается только предложить специалистам подключаться к столь важной дискуссии на страницах журнала "ГеоИнфо".

Захаров Михаил СергеевичПрофессор Национального открытого института, Санкт-Петербург, канд. геолого-минерал. наук, почётный изыскатель РФ

4 марта 2019 года в журнале «ГеоИнфо» вышла первая статья цикла публикаций «Комплексная технология инженерно-геологических исследований и проектирования оснований» (прочитать ее можно здесь). Приглашение со стороны авторов комплексной технологии Г.Г. Болдырева и И.Х. Идрисова к широкой общественной дискуссии на обозначенную тему весьма своевременно и вызывает неподдельный интерес. В отношении инженерно-геологических изысканий для строительства мы действительно находимся в состоянии стагнации и применения технологий ушедшего века. В тоже время в организационном отношении регламент стадийного выполнения проектирования и инженерных изысканий доказал свою эффективность ещё с советских времён. Хочется надеется, что авторы понимают определённые понятийные различия между инженерно-геологическими исследованиями и инженерно-геологическими изысканиями для строительства. Первые по своему содержанию значительно шире и охватывают различные аспекты исследований геологической среды как на суше, так и под водой для решения различных вопросов, в первую очередь, геоэкологического характера и мониторинга природной среды. Вероятно, в данном случае речь должна идти не об инженерно-геологических исследованиях, а об инженерно-геологических изысканиях для строительства различных зданий и сооружений, а также для производства инженерных работ.

Хочу поделиться своими первыми впечатлениями по затронутым вопросам, тем более что по схожей тематике приходилось не раз высказываться, в том числе на страницах журнала «Геоинфо».

 

Об объединении ИГИ и проектирования

Написано... «предлагается объединить этапы ИГИ и проектирования в одно целое». Открытие Америки?! Ведь в настоящее время ИГИ проводятся для обоснования определённых этапов проектирования и никак не иначе... Предпроект, проект, рабочая документация... Это обычная методология движения об общего к частному, и она реализуется в процессе разработки проекта любого сооружения. Геологическая среда настолько сложна и изменчива по своим параметрам и по пространству, что иначе двигаться в проектировании невозможно. Задачи разработки проекта не решаются лихим кавалерийским наскоком! Постепенная детализация инженерно-геологической структуры массива и свойств грунтов на основе различных полевых и лабораторных методов это один из законов инженерной геологии и, соответственно, инженерных изысканий. Связь проектирования и инженерных изысканий настолько отработана методически, что надо трижды подумать, прежде чем ломать её в пользу так называемой комплексной технологии. Плюс эта ломка потребует коренной перестройки всего пакета нормативных документов, как для инженерных изысканий, так и для проектирования. Предлагаемая комплексность заключается по всей видимости в том, что проектировщику следует из кабинета переехать на площадку, где сразу выполнять необходимые расчёты и требовать от изыскателя выполнения новых исследований в случае изменения проектных решений. Вся существующая система проектно-изыскательских работ просто не допускает такого регламента действий ни в организационном, ни в финансовом отношении.  Если авторы хотят полностью перестроить порядок проектно-изыскательских работ, необходимо начать с разработки «дорожной карты» по срокам и затратам такой перестройки. Сама идея более тесного взаимодействия проектировщиков и изыскателей весьма злободневна, поиски наиболее эффективных форм такого взаимодействия необходимо продолжить в производственных условиях на базе крупных проектно-изыскательских организаций. В этом отношении необходима реальная помощь со стороны Минстроя, НОПРИЗа и ведущих вузов страны. Пока же предлагаемая технология в организационном плане выглядит чистым прожектёрством.

 

Об отсутствии взаимодействий

Написано… «препятствием дальнейшего прогресса остается отсутствие взаимодействия как между самими изыскателями, так и между изыскателями, проектировщиками и заказчиками». Непонятно, о каком отсутствии взаимодействия между изыскателями говорится, если по каждому объекту изыскания выполняются по выданному ТЗ и по программе, составленной на основании этого ТЗ. В этих документах фиксируется содержание и форма отчётных документов по изысканиям. В том числе форматы электронных документов и программное обеспечение. И все возникающие проблемы взаимодействия могут заключаться только в недостаточной компетенции как проектировщиков, выдающих ТЗ на изыскания, так и изыскателей, составляющих программу изысканий. Другое дело, что необходима такая ГИС-платформа, которая была бы удобна для накопления, хранения, передачи и обмена данными в ходе проектирования, строительства и эксплуатации различных сооружений. А поскольку существует большое разнообразие сооружений наземного и подземного типа, вероятно, надо разрабатывать специализированные ГИС для гражданского строительства, промышленного, линейного, трубопроводного транспорта, атомного, гидротехнического и т.д. Тут единым электронным форматом не обойтись! На этом фронте пока не видно существенных достижений.

 

О разработке комплексной технологии

Написано ... «Цель наших исследований заключается в разработке комплексной технологии инженерно-геологических изысканий, включающей не только определение физико-механических характеристик грунтов, но и одновременно расчет оснований по предельным состояниям». Далее… «В связи с тем, что до сих пор является обязательным выполнение требований СП, то при разработке предлагаемой комплексной технологии мы предлагаем использовать соответствующие аналитические решения расчета оснований по деформациям и несущей способности, приведенные в нормативных документах. Структура предлагаемой технологии позволяет применять и численные методы решений, реализованные в различных программах, таких как PLAXIS, FLAC и др. Однако пока не совсем понятно, как определить все параметры моделей грунтов непосредственно в полевых условиях».

В ответ на эти сентенции хочется спросить, на каком основании противопоставляются аналитические и численные методы? Ведь современные численные методы, используемые в различных компьютерных программах, являются развитием инженерных аналитических методов прошлого века, и более того, с необходимостью включают в себя нормативную аналитику, хотя бы для контроля. С позиций геолога, численные методы, а точнее метод конечных элементов (МКЭ), более адекватно отвечает естественному строению грунтовых оснований и соответствует решению любых практических задач геотехники от расчета деформаций фундамента до расчёта деформаций породы на забое скважин.

Материалы инженерных изысканий в конечном счёте всегда представляют строение грунтового основания в модельной форме, что соответствует идеологии численных методов, но проблема заключается в различиях топологии пространственных построений у геологов и геотехников, хотя и те, и другие одинаково понимают некоторые общие закономерности, на основе которых функционируют эти модели:

  • в условиях гидростатического нагружения деформации горных пород включают в себя обратимые и необратимые деформации, зависимость которых от величины действующих напряжений носит нелинейный характер;
  • с ростом нагрузки до определённого предела увеличивается сопротивление пород сдвигу, но это зависит от начального физического состояния породы;
  • приложение гидростатического давления к породе позволяет оценить её деформируемость и прочность, но пределы их изменений зависят от величины давления, интенсивности касательных напряжений и режима воздействия;
  • деформации в горных породах развиваются во времени, при этом приложение касательных напряжений может определять как увеличение, так и уменьшение деформируемого объёма породы.

Детализация и математизация этих положений находится полностью в руках геотехников, но, как правильно отмечено в «Справочнике геотехника» (гл.18), любая расчётная модель грунта в своей основе является феноменологической геологической моделью, и вопрос согласования топологии этих моделей составляет существо взаимодействия геолога и геотехника.

Пока, на мой взгляд, мы ещё далеки от гармонизации этих моделей. Предлагаемая комплексная технология инженерно-геологических совершенно не учитывает эти аспекты, и никакие ссылки на одобрение Комитета НОПРИЗ от 19.12.2018 вряд ли помогут.

 

О сложности реализации предложений авторов

Указано, что в руководстве «Комплексная технология инженерно-геологических исследований и проектирования оснований» дана методология по использованию и интерпретации данных полевых испытаний грунтов для принятия решений о выборе типа фундаментов. Данное руководство применимо при проведении полевых испытаний грунтов с использованием различных методов испытаний, включая статическое (СРТ  Cone Penetration Test, CPTU  Piezecone Penetration Test), динамическое зондирование грунтов (DCPT  Dynamic Cone Penetration Test) и пробоотборником (SPT  Standard Penetration Test), испытания плоским штампом (Plate load test), испытания винтовым штампом (Russia screw test   аббревиатура авторов), испытания методом вращательного среза (Vane shear test), испытания дилатометром (Dialatometer test), буровое зондирование (Russia Drilling test  аббревиатура авторов).

«В руководстве рассмотрены основные теоретические положения, рекомендуемые к применению при использовании комплексной технологии инженерно-геологических исследований и проектирования оснований, включающие не только определение стратиграфии и физико-механических характеристик грунтов, но и одновременно расчет оснований зданий и сооружений по деформациям и несущей способности».

О содержании декларируемых теоретических и методологических положений можно только догадываться, но авторы должны отчётливо представлять всю сложность сращивания теоретических положений геологии и механики, сложность создания системы подготовки специалистов соответствующего профиля. Существующая дифференциация наук, действующая система вузовской подготовки и дополнительного образования пока не позволяют готовить специалистов такого уровня конвергенции. Предлагаемая технология требует перестройки всей системы подготовки кадров для проектно-изыскательской деятельности.

Что же касается методического обеспечения предлагаемой технологии, то подготовку единого методического руководства можно только приветствовать, поскольку в настоящее время перечисленные методы регламентируются различными национальными (ГОСТ, СП, РСТ ТСН) и международными стандартами и правилами. Собрать их в одном методическом документе большая и достойная задача, хотя в учебной инженерно-геологической литературе мы найдём рассмотрение почти всех этих методов в отношении задач, которые можно решать с их помощью, принципов применения и технологии выполнения. Проблема здесь заключается не в рациональном перечислении методов исследования грунтов, а в их оптимизации, т.е. в разработке регламента применения различных методов в разных ландшафтно-климатических и структурно-тектонических условиях. Для нашей страны с её природным разнообразием это чрезвычайно важно. Хотелось бы надеяться, что в этом отношении в упомянутом руководстве мы найдем четкие логические построения и оптимальные варианты. Однако сразу настораживает, что в вышеприведённом перечне методов совершенно отсутствуют геофизические методы разведки, без которых исследования структуры и свойств грунтовых массивов в настоящее время просто немыслимы, особенно на начальных этапах изысканий. Это настолько очевидно, что вызывает искренние недоумение, почему авторы игнорируют эти высокотехнологичные методы, тем более что их применение закреплено в нормативно-методических документах, относящихся к инженерно-геологическим изысканиям и исследованиям. Оптимизация методов инженерно-геологических исследований и технологий инженерно-геологических изысканий без геофизики попросту невозможна! В этом отношении предлагаемая комплексная технология требует серьёзной доработки.

Очевидно, серьёзного анализа потребует рассмотрение седьмой части руководства, где «приведена методика геометризации физико-механических характеристик грунтов с использованием интерполяционных функций». Топология пространственных решений потребует учёта реальных форм геологических тел и отхода от механистического деления грунтовых массивов на так называемые инженерно-геологические элементы. Придётся вернуться к вопросу обоснования и проведения резкостных и условных границ, соответствующих реальным механизмам формирования пород различного состава, состояния и свойств. Как Домоклов меч над интерпретацией предлагаемых методов висит несогласованность классификационных подразделений пород за рубежом и в нашей стране, о чём говорилось уже не раз (см. публикации М.С. Захарова в «Геоинфо» по теме СРТ: часть 1, часть 2, часть 3, часть 4).

 

Технические и технологические вопросы

Что же касается технических и технологических вопросов в предлагаемой комплексной технологии, то необходимо отметить, что метод бурового зондирования на основе соединения шнековых наконечников и зондов для статического задавливания с постоянной скоростью вызывает массу вопросов. Пока приходится верить на слово, что разработанный и запатентованный исследовательский снаряд подходит для любой буровой установки и может работать в любых породах, при этом возможно прямое определение модуля деформации грунтов и сил сопротивления сдвигу.

Нет никаких разъяснений по поводу технологии изготовления такого снаряда, его тарировки, технического обслуживания, требований к качеству металла, металлообработки, электронной начинки. Возможно, все эти детали опубликованы в приведённых патентах. Представляя общественности новую комплексную технологию, необходимо тщательно отобрать и развернуть фактический материал, чтобы снять дополнительные вопросы.

Таблица 1, приведённая в опубликованном тексте, отличается весьма небрежным исполнением и в части названий измеряемых параметров, единиц их измерения, диапазонов измерений и точности. Вызывают вопросы низкие значения осевой нагрузки и усилия подъёма до 50 кН, при таких усилиях вряд ли можно достигнуть глубины зондирования 30 м.  Отсутствует разъяснение о возможности замера порового давления и проведения опытов по диссипации, температура конуса измеряется в секундах, а время стабилизации зонда в ваттах (очевидно, это просто описка, но бросающая определённую тень на авторов, учитывая их иерархическое положение и квалификацию).

При верхнем пределе удельного сопротивления под конусом 80 МПа, возникает вопрос о конструкции и возможностях гидравлики и давильного устройства такой установки. Снаряд вроде бы снабжён инклинометром, позволяющим фиксировать отклонение от вертикали, но не более 10 градусов, однако на рисунке 2 его расположение не указано. Глубина скважины вроде бы фиксируется потенциометрическим дальномером, с другой стороны, из текста следует указание на тросовую систему измерения глубины. Следует подчеркнуть, что опыт эксплуатации беспроводной связи показывает её частые отказы, недаром в зарубежных многофункциональных установках запись параметров зондирования дублируется специальным регистратором, соединённым непосредственно с зондом (англ., MemoCone). Подобного рода вопросы можно продолжать и дальше, особенно по графику на рисунке 4 (профили (?) измеряемых параметров), по формуле 2 (где непонятно, как получить требуемую размерность в кН/м3 по второму слагаемому), но вряд ли это целесообразно за рамками личного общения и знакомства со снарядом.

Много вопросов вызывает рисунок 5, на котором идёт сопоставление различных методов зондирования-бурения. Написано … «Если сравнить рисунки 5 а, б и рисунок 5 (вероятно, надо читать 5г) в, то можно сделать вывод о практическом совпадении мощности и количества выделенных инженерно-геологических элементов обеими методами. Таким образом, можно говорить о совпадении двух методов испытаний при выделении мощности инженерно-геологических элементов».

Как раз наоборот, приведённая интерпретация и разделение разреза на ИГЭ вызывает много вопросов, в том числе, лобовое сопротивление показано по 4 точкам зондирования, а буровое только по трём, вероятно, перепутаны и цвета: голубой цвет графика для точки 4 соответствует синему цвету для точки 1. Графики по т. 2, где фиксируются падения лобового сопротивления до нулевых значений и неожиданные уменьшения модуля деформации до значений около 1 МПа, вообще вызывают сомнение в их достоверности. Говорить о корреляции лобовых сопротивлений и модуля деформации по таким графикам, на взгляд автора, некорректно. В представляющем тексте на достаточном числе примеров хотелось бы видеть пошаговую развёртку работы комплекса ИВК АСИС и входящих в него программ, особенно в моменты перехода от одного метода к другому по одной точке зондирования. Много вопросов может вызвать и применение статистики в рамках ГОСТ 20522, особенно в части представительности выборок и перехода от нормативных показателей к расчётным. Этот вопрос также рассматривался нами в беседах о СРТ, опубликованных ранее в «ГеоИнфо», но авторы почему-то совершенно игнорируют этот материал. Это, конечно, можно делать, указав недостаточность или ошибочность приведённых данных, но игнорировать их, претендуя на новую комплексную методику, просто недальновидно, тем более все мы находимся в одной группе единомышленников, которым небезразлично дальнейшее развитие инженерно-геологических изысканий и предлагаемым новациям нужна всяческая поддержка на всех уровнях.

 

Заключение

В дальнейшем опубликованном материале авторы в основном комментируют достижения зарубежных исследований в области статического зондирования, ничего принципиально нового здесь нет, тем более важно тщательно проанализировать крупицы отечественной практики и наметить программу дальнейших исследований.

Как показывает зарубежный опыт производства и обслуживания многофункциональных пенетрационно-буровых установок, здесь всё требует высочайшей культуры производства и специальных метрологических и программных методов. Действительно, в передовых промышленных странах в этой области достигнуты впечатляющие успехи. Развитие этих методов продолжается: это зонды новой конструкции, бескабельное зондирование, устройства и оснастка самих установок, удобные интерфейсы программного обеспечения и т.д. Наша промышленность к такому производству просто не готова. Предлагаемая комплексная технология требует создания практически с нуля новой отрасли промышленного производства изыскательской техники и её сервиса в масштабе всей страны. В связи с этим нельзя не задаться вопросом, откуда взять деньги, как рационально сформировать заказ на изыскательскую технику, в каких пунктах и регионах сосредоточить усилия по развитию и проверке в действии новой технологии. Всё это в современных условиях требует мобилизации всех сил изыскательского сообщества, постоянного обсуждения текущих проблем.

В целом можно поздравить авторов с определённым успехом, но свою заявку на новую комплексную технологию инженерно-геологических изысканий они пока оформили достаточно небрежно, явно уповая на исключительность своих новаций и на бессловесную реакцию профессионального сообщества. Однако, затронутые вопросы технологии проектно-изыскательского дела настолько животрепещущи, что можно рассчитывать на полновесную общественную дискуссию.

Отправить сообщение, заявку, вопрос

Отправить заявку на посещение мероприятия

Отправить заявку на участие как экспонент

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению