Тема 4. Состав и объемы инженерных изысканий

Основные вопросы темы:

4.1 Особенности укладки морских трубопроводов

4.2 Назначение инженерно-геологических изысканий

 

4.1 Особенности укладки морских трубопроводов

 

Cocтaв и объемы инженерных изысканий для строительства морских трубопроводов значительно отличаются от изыска­ний для речных подводных переходов и зависят от степени изученности топографических, гидрографических, геологиче­ских, геоморфологических, метеорологических, гидрологиче­ских, гидрофизических, гидрохимических и гидробиологических условий акватории.

Результаты топографических и гидрографических изыска­ний учитываются при выборе оптимальной трассы морского тру­бопровода, размещении береговой строительной площадки, подъездных путей и причалов для стоянки судов, производстве подготовительных и земляных работ, а также технологии укладки трубопроводов. На основании указанных результатов и имеющихся морских карт составляют план акватории в мас­штабе 1: 10000—1: 25000 с указанием расположения створов трубопроводов, различных инженерных сооружений, судового хода, мест стоянки судов и зоны рыболовства.

Данные о рельефе морского дна можно получить с помощью эхолотов, систем профилирования морского дна и специального устройства, известного под названием «сонар» и основанного на использовании ультразвука. Сонары с боковым сканирующим лучом позволяют получить картину морского дна полосой в не­сколько сотен метров. В настоящее время для проведения ука­занных изысканий эти устройства являются наиболее эффек­тивными. Они дают возможность обнаружить различные пре­пятствия и песчаные гряды на дне, а также ранее проложенные провисающие и частичные заглубленные в грунт участки трубо­проводов.

По данным промерных работ с применением эхолотов и сонаров составляют план участка акватории в горизонталях (масштаб 1:1000 - 1:5000) с включением полосы берегового участка шириной не менее 200 м в обе стороны от створов тру­бопроводов и продольные профили возможных вариантов под­водных трубопроводов с вертикальным масштабом 1:100 - 1:200.

План акватории для проектирования трубопроводов мор­ского рейдового причала должен включать участки с глуби­нами до 50 м и протяженностью 500 м и более от конца трубо­провода.

На основании поперечных профилей (нормальных к створу Трубопровода) в конце подводного трубопровода проектируют расстановку рейдового оборудования.

4.2 Назначение инженерно-геологических изысканий

 

Инженерно-геологические изыскания проводят для установления геологического строения, геоморфологических и гидрогеологическиххарактеристик участка строительства морского трубопровода. На основании инженерно-геологических изысканий устанавливают физико-механические свойства грунтов: грану­лометрический состав, плотность, объемную массу сухого грунта и в естественном состоянии, влажность, угол внутреннего тре­ния и сцепление грунта, сопротивление сдвигу, нижний и верхний пределы пластичности и консистенцию глинистых грунтов,

Изучают состав, мощность и условия залегания донных от­ложений (мощность слабых илистых и рыхлых несвязных грун­тов, глубину залегания плотных грунтов и скальных пород), фи­зико-геологические процессы и явления.

Особое внимание уделяют определению устойчивости бере­гового и подводного склонов, развитию физико-геологических явлений (береговых процессов, обвалов, оползней, карстов и др.).

Грунтовые условия акватории существенно влияют на выбор варианта и конструктивное решение морского трубопровода. От свойств грунтов зависят величина и способ заглубления трубо­провода в грунт, переформирование морского дна, конструкция берегоукрепления и методы закрепления трубопровода, несущая способность судовых якорей, устойчивость трубопровода на всплытие вследствие изменения свойств грунтов и плотности воды при шторме, размыве и засыпке траншеи.

Материалы инженерно-геологических изысканий должны быть достаточными для прогнозирования деформации рельефа дна и берегов в створах трубопровода на весь период его эксплуатации.

Вопросы для самопроверки:

1. Объем инженерных изысканий для строительства морских трубопроводов.

2. Чем характеризуется работа эхолотов?

3. Для чего проводятся инженерно-геологические изыскания?

ЛЕКЦИЯ № 5

Тема 5:Акустические методы геологических исследований.

Основные вопросы темы:

5.1 Структура скальных пород морского дна

5.2 Принцип действия акустических аппаратов

 

5.1 Структура скальных пород морского дна

 

Инженерно-геологические изыскания акватории на участках строительства трубопроводов наиболее эффективно проводить с помощью акустических методов в сочетании с исследованием свойств образцов грунтов, взятых со дна акватории с помощью специальных пробоотборников.

Качество получаемой информации с помощью акустических методов в значительной степени зависит от частотного спектра выходного сигнала. Низкочастотный спектр по сравнению с вы­сокочастотным обладает большей глубиной проникания акусти­ческой энергии в грунт. Высокочастотные спектры 40 кГц и выше полностью отражаются от дна или проходящего косяка рыбы и поэтому используются в эхолотах для промеров глубин и об­наружения косяков рыбы. При частоте сигнала 12 кГц глубина проникания в груду достигает 10 м, если дно сложено из мягких осадочных пород. При более низкой частоте сигнала в диапа­зоне 60—120 Гц глубина проникания может достичь нескольких тысяч метров. С увеличением глубины проникания ухудшается разрешающая способность системы. Поэтому в каждом конкрет­ном случае можно выбрать либо увеличение глубины проника­ния, но ухудшение разрешающей способности, либо увеличе­ние четкости вследствие уменьшения глубин. Установлено, что только при определенном сочетании мощности и частоты сиг­нала можно получить систему с оптимальной разрешающей спо­собностью.

Для строительства подводных трубопроводов целесообразно применять акустические приборы, обеспечивающие глубину про­никания до 5—10 м.

Физико-механические свойства пород, слагающих морское дно, значительно влияют на качество съемки. Некоторые по­роды частично отражают и частично пропускают звуковые вол­ны, другие породы, почти не отражая, полностью пропускают или поглощают их.

Твердые скальные породы в основном акустически непро­зрачны, неконсолидированные осадочные породы с большим со­держанием воды и глинистые отложения свободно пропускают звуковые волны, а торфы и другие органические отложения полностью поглощают их.

Проведение геологических исследований с использованием акустических методов позволяет определить вид, мощность и протяженность залегания осадочных пород, отличить илы и глины от песка и твердых пород, а также с достаточной точ­ностью получить данные о глубине залегания скальных пород.

Ширина обследуемой полосы морского дна вдоль трассы трубопровода зависит от глубины моря и должна быть доста­точной для установления условий заякоривания земснарядов, трубоукладочных барж и трубозаглубителей. На больших глу­бинах ширина обследуемой полосы может колебаться от нес­кольких сотен метров до двух километров.

В дополнение к акустическим исследованиям проводится ана­лиз образцов грунта, взятых с морского дна с помощью специ­альных устройств: виброзонда, виброгрунтоотборника, поршне­вого гравитационного прибора и др.

 

5.2 Принцип действия акустических аппаратов

 

Виброзонд состоит из свинчивающихся секций двух- или трехдюймовых труб длиной по 1,5 м, имеющих грунтовые ло­вушки. Под действием вертикальных колебаний происходит раз­жижение грунта и виброзонд погружается па необходимую глу­бину, с которой и отбирают пробы грунта грунтовыми ло­вушками. Затем зонд поднимают (периодически включая и выключая вибратор) и извлекают образцы грунта из грунтовых ловушек, расположенных на различных глубинах. Виброзонд может погружаться в грунт на 10 м и более. Применение виб­розонда наиболее эффективно при залегании на морском дне насыщенных песчаных и песчано-гравелистых отложений, илистых грунтов текучепластичной и пластичной консистенции, виброзонд можно использовать и для отбора проб крупнообло­мочных и глинистых грунтов.

При применении подводного виброгрунтоотборника вибратор располагается под водой. Длина виброгрунтоотборника 3,4 м, длина труб для отбора грунта 3 м. Для отбора проб связных грунтов применяют трубы с боковыми прорезами, а песчаных грунтов - трубы без прорезов. Наконечник виброгрунтоотбор­ника имеет лепестки для удержания грунта на трубе при ее подъеме.

Вопросы для самопроверки:

1. Назначение инженерно-геологических изысканий.

2. Опишите устройство и работу акустических аппаратов.

3. От чего зависит качество получаемой информации с помощью акустических методов.

4. Свойства твердых скальных пород.