Комплекс инженерно-геофизических изысканий при реконструкции портовых сооружений в г. Новороссийске
Комплекс инженерно-геофизических изысканий для исследования положения кровли флишевой толщи и оценки строения пирса. Нюансы работ на территории портовых сооружений Новороссийска. Аппаратура и методика проведения работ. Комплексная интерпретация данных.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.08.2020 |
| Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Комплекс инженерно-геофизических изысканий при реконструкции портовых сооружений в г. Новороссийске
Санкт-Петербургский государственный университет
Левченко А.О., Погорелов И.А.
Аннотация
инженерный геофизический пирс сооружение кровля
В статье рассмотрен комплекс инженерно-геофизических изысканий, использовавшийся для исследования положения кровли флишевой толщи и оценки однородного строения пирса. Исследования проводились на территории новороссийского морского порта, учитывались особенности и нюансы работ на данной территории. Описывается использовавшаяся аппаратура, методика провидения работ, обработка и интерпретация полученных данных. Особое внимание уделено комплексной интерпретации данных. Отмечены ключевые моменты в строении и положении кровли флишевой толщи, и строении пирса.
Ключевые слова: инженерно-геофизические изыскания, исследования пирса, геофизические исследования, геофизический комплекс.
Annotation
Levchenko A.O. Pogorelov I.A.
COMPLEX OF ENGINEERING-GEOPHYSICAL SURVEY AT RECONSTRUCTION OF PORT FACILITIES IN NOVOROSSIYSK
St. Petersburg State University
Abstract: The article considers a complex of engineering and geophysical surveys, which were used to study the position of the roof of flysch layer and evaluate the homogeneous structure of the pier. The research was carried out on the territory of the Novorossiysk seaport, taking into account the specifics and nuances of the work in the given territory. Describes the equipment used, the method of providence, the processing and interpretation of the data. Particular attention is paid to the complex interpretation of data. Key points in the structure and position of the roof of flysch layer, and the structure of the pier have been noted.
Keywords: engineering and geophysical surveys, research of the pier, geophysical surveys, geophysical complex.
Введение
Порт Новороссийска входит в состав группы «НМТП» (Новороссийский морской торговый порт) и является крупнейшим портом Азово-Черноморского бассейна и России. На долю компаний приходится 34,1% от грузооборота всех портов Азово-Черноморского бассейна. [8].
В геологическом строении на территории г. Новороссийска принимают участие позднемеловые отложения, представленные породами карбонатно - флишевой формации, а также четвертичные образования. Территория города расположена в пределах Новороссийско-Лазаревской флишевой зоны (синклинория), которая с севера ограничивается Центральным поднятием Большого Кавказа (антиклинорий главного хребта). Характерным отличием этой области является наличие в ее структуре серий крупных изоклинальных складок, опрокинутых на юг-юго-запад и осложненных рядом мелких разрывов. [10].
Актуальность работы:Необходимость выполнения инженерно -геологических и инженерно-геофизических исследований возникла в связи с интенсивным развитием группы «НМТП». Планируется расширение и увеличение протяженности пристани №3, что позволит увеличить товарооборот и производительность комплекса перевалки зерна.
Цель работы:
Анализ комплекса инженерно-геофизических изысканий, который необходим для оценки состояния объекта исследований (пристань №3) и дальнейшей его модернизации.
Задачи инженерно-геофизических исследований:
1. Определение глубины залегания кровли флишевой толщи как твердого основания для установления монтажных свай в ходе реконструкции (модернизации) причала.
2. Определение степени однородности тела пирса для оценки его состояния.
Основным исполнителем инженерно-геологических изысканий являлась компания ООО «ГТ Моргео», исполнителем инженерно-геофизических изысканий - компания ООО «ГеофизПоиск».
Исследовательская работа написана по материалам, предоставленным ООО «ГеофизПоиск». Авторы принимал участие в полевых работах, а также в обработке и интерпретации полученных данных.
Комплекс инженерно-геофизических изысканий. Комплекс инженерно-геофизических исследований сопровождал комплекс инженерногеологических изысканий, который являлся основным видом работ и предоставлял априорную информацию для геофизических исследований. Решение поставленных задач осуществлялось представленными ниже методами. На рисунке №1 показана схема расположения геофизических профилей.
1. Исследования на акватории причала
Для определения глубины залегания кровли флишевой толщи на близлежащей акватории были выполнены работы методом преломленных волн (МПВ), а также донная электротомография как опытно методические работы. Гидролокация бокового обзора выполнялась с целью обнаружения на дне возможных техногенных объектов.
1.1 Метод преломленных волн (МПВ) в модификации сейсмотомографии
Для выполнения работ МПВ использовалась следующая аппаратура. Источником возбуждений служил электроискровой источник «Jack -2». Регистрация осуществлялась сейсмостанцией «ЭЛЛИСС-3» с 24-х канальной сейсмической косой. Наблюдения МПВ были выполнены вдоль 3 -х профилей (рис.1). Параметры расстановки: расстояние между приемниками - 4 м; от источника до первого канала - 15 м; количество каналов - 24; шаг дискретизации сигнала по времени - 0.25 мс; глубина погружения косы - 1 м. Возбуждение сигнала осуществлялось одновременно с привязкой DGPS приёмником; количество источников возбуждения на профиле - до 130. [7]. Обработка данных проводилась в программах «ZondST2D» и «XTomo -LM 2.1» и включала следующие этапы: 1. Обработка полевых сейсмограмм; 2. Считывание времен прихода волн первых вступления и формирование системы годографов; 3. Построение скоростной модели методом сейсмической томографии. [2,4,9]. При обработке особое внимание уделялось качеству сейсмической записи и возможности непрерывного прослеживания целевых волн.
Рисунок 1 - Схема расположения профилей. Красные - МПВ и электротомография; черные - сейсмическое просвечивание; синие - георадар
Построение скоростной модели:сейсмическая томография выполнялась в программе «XTomo-LM 2.1». Построение разрезов двумерного распределения скоростей упругих волн методом сейсмической томографии позволяет определить скоростные характеристики среды, в данном случае по годографам преломленных волн [4,6,9]. Процесс получения скоростного изображения среды включает этап определения начальной модели и томографическую инверсию. Входными данными для трассировки лучей является модель и система годографов. Параметры начальной модели: глубина - 53,5 м (1/2 максимального расстояния источник-приемник, равного 107 м). В водной толще скорость была принята равной 1.5 км/с и не изменялась в процессе итераций. Скорость в нижней части модели рассчитывалась в соответствии с минимальным отклонением невязки. Скорость от дна до нижней границы модели изменяется линейно. В процессе томографического обращения особое внимание уделялось графику изменения невязки по мере увеличения количества итераций. [2]. Модель стала удовлетворять условиям задачи после 10 итерации.
1.2 Метод сопротивлений в модификации донной электротомографии
Применялась многоканальная электроразведочная станция SYSCAL Pro и герметичная 24-хэлектродная коса. Расстоянием между соседними электродами составляло 5 метров. Измерения выполнялись 4 -хэлектродными установками по схеме «диполь-диполь» и «Веннер-Шлюмберже». При измерениях по схеме «диполь-диполь» максимальное расстояние между центрами диполей ОО' составляло 85 метров. При измерениях по схеме «Веннер-Шлюмберже» максимальное расстояния AO' составляло 50 м. [7]. Перекрытия между раскладками косы 20-30 метров. Глубина погружения косы составила в среднем 14 м. Сопротивление воды на акватории порта - 0,42 Ом-м.
Массивы данных обрабатывались в программе ZondProtocol. На первом этапе производился расчет и оценка дисперсии измерений, затем объединение измерений, выполненных установкой «диполь-диполь» и «Веннер- Шлюмберже», и объединение расстановок по профилю.
Интерпретация данных была проведена в программе ZondRes2D. За начальную модель среды принималось однородное полупространство с УЭС, равным среднему кажущемуся сопротивлению, рассчитанному по всем не отбракованным данным [3,5]. Качество восстановления модели оценивалось по относительной невязке между наблюденными и вычисленными значениями нормированного сигнала. Удовлетворительным считалось значение невязки менее 3%. Достоверность полученной модели оценивалась по распределению потенциала и функции чувствительности.
1.3 Гидролокация бокового обзора (ГЛБО)
При производстве работ использовался комплект аппаратуры “StarFish 990F”. Гидролокацией бокового обзора была исследована акватория пристани.
На этапе обработки данных ГЛБО сонограммы увязывались в плане по данным топогеодезической привязки.
2. Исследования тела пирса
Для оценки однородности тела пирса в обводненной части был выбран метод просвечивания. Для выяснения строения верхней не обводненной части была выполнена георадиолокация.
Сейсмическое просвечивание
Работы проводились с использованием аппаратуры, аналогичной при МПВ. Сейсмическое просвечивание тела пирса выполнялось по трём профилям, пересекающим пирс, как показано на схеме (рис.1) Для выполнения измерений сейсмическая коса погружалась вертикально в воду с причала до глубины 14 м. Источник колебаний располагался с другой стороны пирса. После каждого возбуждения источник перемещался вверх на 1 м. Затем система наблюдений оборачивалась, и измерения повторялись вновь. Для получения качественных сейсмических данных использовалось накопление сигнала (до 64 накоплений). Обработка полученных сейсмических данных производилась в программе “ZondST2d”. Основные этапы: суммирование сейсмограмм и частотная фильтрация сигнала, пикирование первых вступлений проходящих волн. [5,6]. После массив данных загружался в модуль сейсмотомографической обработки. [4]. В модуле осуществлялось задание границ модели, размеров элементарных ячеек и производился выбор начальной скоростной модели среды. После определения параметров разреза последовательно производились 4 итерации. Полученная скоростная модель экспортировалась в файл текстового формата для последующей визуализации в программе Surfer.
Метод георадиолокации
При проведении георадиолокационного профилирования на исследуемом объекте использовался георадар “Око-2”. Съемка проводилась на поверхности пирса по продольным профилям вдоль основной оси сооружения и заверялась перпендикулярными рассечками (рис.1). Привязка радарограмм производилась в режиме «по колесу» [1]. В процессе работ были выбраны следующие параметры регистрации: количество накоплений - 16; длина записи - от 100 до 150 нс; шаг измерений по профилю - 10 см; скорость перемещения по профилю - от 3 до 4 км/ч. глубинность исследований составила 4 метра [7]. Визуализация и обработка зарегистрированных радарограмм выполнялась в программе “GeoScan32”. Обработка данных заключалась в определении глубины залегания объектов.
Топогеодезическое сопровождение
При топогеодезических работах использовалась программа “ Hydromagic 5.0” совместно с глобальной навигационной спутниковой системой (ГНСС, GNSS) «Spectra Precision Epoch 35». Для обеспечения высокоточной планово - высотной привязки измерений база устанавливалась на открытой территории (дальний край причала).
3. Комплексная интерпретация геофизических данных
По результатам геофизических работ и обработки полученных данных построеныгеолого-геофизические разрезы, скоростные разрезы и
радарограммы (см. рис.2, 4,5).
Обоснование положения кровли флишевой толщи: на скоростных разрезах кровля флишевой толщи выделяется значениями скорости 2.6 -2.8 км/с - нижняя красная линия, пример профиль 1С (см. рис.2). Разброс в значениях скорости в кровле флишевой толщи объясняется различной степенью выветрелости пород, а также её неоднородным составом. Ниже значения скорости продольных волн возрастает до 4 км/с, отвечая менее разрушенным породам. На профиле 1С (см. рис.2) между пикетами 25-145 м выделяется интервал понижения скорости (2.3 -2.4 км/с) во флише. Данный интервал в прибрежной зоне имеет недостаточно плотную сеть наблюдений. Граница в данном месте проведена с учётом данных электротомографии.
В целом, глубина залегания флишевой толщи колеблется от 6 до 12 м от поверхности дна, что достаточно хорошо коррелируется с данными бурения. Небольшие расхождения в глубинах залегания кровли связаны с разной степенью разрушения пород, а также с невозможностью пройти линией наблюдения точно над скважиной.
По данным электротомографии построены сводные геоэлектрические разрезы, профиль 1Э (см. рис.2). На характер распределения значений удельного электрического сопротивления (УЭС) большое влияние оказала водонасыщенность пород соленой водой в верхней части разреза. Флишевая толща отмечается значениями УЭС от 3 до 10 Омм.
Вспомогательные работы на акватории: Анализируя полученную мозаику ГЛБО, удалось определить природу большинства объектов, представленных на дне акватории (см. рис.3). Так на всей территории выделяется техногенный мусор, блок ребром 2м и округлый объект диаметром 1.6 м. Существенных помех для электроразведочных работ не обнаружено.
Оценка степени однородности пристани: Результаты сейсмического просвечивания в виде скоростных разрезов по трем профилям приведены в приложении (см. рис.4). В целом, полученные результаты говорят о плавном изменении значений скорости: от 1.2 км/с в верхней части разреза, до 2.1 км/с на максимальных глубинах. Следовательно, тело пирса является достаточно однородным. На профиле 6 средние значения скорости несколько выше, что говорит о более плотном составе заполнителя пирса. Вероятнее всего, это связанно с тем, что данная часть пирса достраивалась позднее.
Исследования верхней, необводненной части пирса георадаром позволили, выделить границу щебнистого грунта с песчанистым заполнителем пирса на глубине 1 м (см. рис.5).
Рисунок 2 - Г еолого-геофизические разрезы по профилю 1 Вверху - скоростной разрез, построенный по результатам МПВ. Внизу - разрез удельных электрических сопротивления, построенный по результатам электротомографии. Красная линия, показывает границы слоев. Черные вертикальные линии - положение скважин.
Рисунок 3- Мозаика ГЛБО. На сносках представлены техногенные объекты
Рисунок 4 - Результаты сейсмического просвечивание тела пирса по профилям 4с, 5 с, 6с - скоростные разрезы среды (тела пирса)
Рисунок 5 - Радарограммы, полученные по сети георадиолокационных
профилей
Заключение
В данной работе рассмотрен комплекс инженерно - геофизических изысканий, который в процессе исследований показал свою эффективность в довольно сложных условиях морского порта г. Новороссийска. Использование современного оборудования и аппаратуры позволило минимизировать влияние различных промышленных помех и сократить общее время работы. Интерпретация полученных результатов
проводилась с использованием всего имеющегося доступного материала. Данные о литологическом составе пород по результатам бурения позволили гарантировать достоверность геофизических данных.
Анализ результатов инженерно-геофизических изысканий позволил сделать следующие выводы:
• Использование метода МПВ совместно с донной элетротомографией позволило определить положения кровли флишевой толщи, глубина залегания которой колеблется от 6 до 12 м от поверхности дна. Геофизические методы уточняют ее положение в разных частях исследуемой акватории, коррелируя с данными бурения, тем самым сужая круг возможных вариантов интерпретации.
• Донная электротомография, имевшая статус опытно - методических работ, показала хороший результат в прибрежной зоне, где мощность водного слоя 6 метров и меньше. Эти результаты надежно коррелируются с данными бурения.
• Сейсмическим просвечиванием установлено градиентное увеличение скорости волн в нижней обводненной части пирса. В верхней не обводненной части пирса удалось расчленить границы с помощью георадиолокации.
Таким образом, комплексирование различных видов геофизических методов позволило получить достаточное количество данных об объекте исследований. Оперируя большим количеством различных физических свойств, можно с достаточной уверенностью говорить о том, что состояние объекта исследований «Пристань №3» оценивается как хорошее. Дальнейшая модернизация причала однозначно позволит увеличить протяженность и ширину пирса.
Список литературы
1. GeoScan32 Версия 2.5. Руководство пользователя. Санкт - Петербург. 2015. - 132 с.
2. Ltd. XGeo. XTomo-LM - Система сейсмической томографии Версия 3.0. Руководство пользователя. Санкт-Петербург. 2014. - 112 с.
3. Zond geophysical software. Руководство пользователя для программы «ZONDRES2D» «ZONDPROTOCOL». Санкт -Петербург. 2014. - 138 с.
4. ZONDST Ltd. Программа двумерной обработки и интерпретации сейсмических данных. Руководство пользователя. Санкт-Петербург. 2016. 161с.
5. Аплонов С.В. Титов К.В. Геофизика для геологов. - Санкт- Петербург: СПбГУ, 2010. - 248 с.
6. Боганик Г.Н., Гурвич И.И. Сейсморазведка: Учебник для вузов. - Тверь: Изд-во АИС, 2006. - 744 с.
7. ГОССТРОЙ России. Инженерно-геологические изыскания для строительства. СП 11-105-97 часть VI. Правила производства геофизических исследования. Москва. 2004. - 50 с.
8. Группа «НМТП». Новороссийский торговый морской порт. http://www.nmtp.info. Новороссийск.
9. Морская сейсморазведка. /Под редакцией Телегина А.Н. Москва: «ООО Геоинфомарк». 2004. - 237 с.
10. Короновский Н.В. Ясаманов Н.А. Геология. Москва: "Академия". 2006. - 448 с.
11. Нурмагамбетов А., Кульдеев Е.И. Инженерная геофизика: Учеб. пособие. - Алматы: КазНТУ, 2012. - 242 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Состав, методы выполнения инженерных изысканий на стадиях проектирования сооружений. Инженерно-геологические, инженерно-геодезические, инженерно-гидрометеорологические, экологические, экономические, архитектурно-градостроительные и другие виды изысканий.
учебное пособие [3,7 M], добавлен 03.12.2011Геофизические, гидрогеологические и инженерно-геологические характеристики территории строительства многоуровневой автостоянки. Цели и задачи инженерно-геологических изысканий, проведение буровых работ, сбор, обработка и анализ фактического материала.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 21.11.2016Проведение рекогносцировочного обследования территории проектируемого строительства с целью определения наличия и проявления неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессов. Уточнение намечаемых видов и объемов строительных работ.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 19.02.2017Усиление оснований и фундаментов при реконструкции и капитальном ремонте, проведение инженерно-геологических изысканий; принципы и технология закрепления и уплотнения грунтов, организация и способы ремонта. Калькуляция затрат при ремонте рулонной кровли.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 24.09.2011Анализ инженерно-геодезических изысканий, применяемых для строительства ПГРС "Уренгой". Технология, современные технические средства и программное обеспечение по выполнению топографо-геодезических работ. Их экономическое обоснование и сметная стоимость.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 05.06.2013Виды и причины деформаций земной поверхности. Нарушение требований инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий. Последствия деформаций на застроенной территории. Экстренные и плановые методы усиления карстозащищенности зданий (сооружений).
реферат [1,9 M], добавлен 22.01.2014Характеристика основных этапов работ по обследованию конструкций, зданий и сооружений. Составление инженерно-технического отчета. Используемые приборы при обследовании. Обследование железобетонных плит и ригелей. Формирование цены в ООО "Реконструкция".
отчет по практике [33,0 K], добавлен 19.10.2011Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Основные принципы конструирования ленточного, сборного, свайного, монолитного и столбчатого фундамента. Технико-экономическое сравнение вариантов конструкций оснований по разным критериям.
презентация [1,2 M], добавлен 19.08.2013Значение правильной оценки грунтового основания, выбора типа и конструкции фундаментов для эксплуатационной надежности сооружений. Глубина заложения фундаментов. Инженерно-геологические условия строительной площадки. Конструктивные особенности сооружений.
методичка [838,1 K], добавлен 22.02.2013Разработка проекта производства работ на комплекс работ по демонтажу конструкций зданий. Обоснование решений по производству работ. Технологические карты на разборку кровли, стропильной системы, перекрытий, кирпичных стен, ленточного фундамента.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 29.03.2013
