1.5 Инженерные изыскания при проектировании накопителей

Результаты инженерно-геологических изысканий во многом определяют тип, конструкцию накопителя выбор способов производства работ и строительных материалов.

По топографии участка строительства выбирается тип накопителя (овражный, равнинный, косогорный и т.д.). Топографические особенности участка и прилегающих к нему территорий также определяют необходимость защитных сооружений. От геологического строения оснований и запасов местных строительных материалов зависит выбор типа и конструкции ограждающих сооружений. Геологическое строение и гидрогеологические условия участка строительства имеют решающее значение при выборе типа противофильтрационных и дренажных устройств.

Главной целью технического задания на проведение изысканий является представление изыскателям основных сведений о проектируемом объекте для составления программы изысканий в соответствии с действующими нормативными документами и природными особенностями площадки строительства. В техническом задании на основе предварительных проектных проработок приводится следующее данные:

• технологические параметры накопителя – назначение, тип, годовой объем складируемых отходов и полный объем емкости, расчетный срок складирования, максимальная отметка заполнения, число секций, возможность перспективного расширения или наращивания накопителя;

• схема расположения накопителя и бассейна осветленной воды в плане с указанием их размеров, границ природных водоемов и водотоков, водозаборов, зданий и сооружений и т.д.;

• высота ограждающих дамб, плановое расположение их осей и основные характеристики (ширина гребня, заложение откосов, материалы и способы производства работ по возведению дамб);

• расположение насосной станции осветленной воды, водосбросных колодцев, водоотводящих коллекторов и магистральных пульпопроводов.

Особыми требованиями к изысканиям при проектировании накопителей являются: проведение детальных гидрогеологических исследований; составление карты кровли водоупорных пород, планового расположения и мощности водопроницаемых пород; прогноз изменения гидрогеологической обстановки в районе накопителя для обоснованного выбора типа противофильтрационных устройств; изыскание карьеров местных материалов для возведения дамб, в том числе прогноз возможности организации карьера в чаше накопителя. требования по исследованию фильтрационных и механических свойств складируемых материалов.

При составлении технического задания следует предусматривать особые требования к определению характеристик грунтов основания, если оно сложено слабыми, водонасыщенными, биогенными грунтами – заторфованными, просадочными, засоленными, насыпными техногенными, вечномерзлыми и др.

Изыскания должны включать в себя составление прогноза изменения гидрогеологической обстановки и химического состава грунтовых вод в процессе эксплуатации накопителя. Наиболее сложные изыскания проводятся при проектировании овражно-балочных накопителей и накопителей всех типов в районах вечной мерзлоты, карста, повышенной сейсмичности.

Основными задачами изысканий являются:

• выявление инженерно-геологических условий строительства ограждающих дамб, водосбросных и водоотводящих сооружений, насосной станции осветленной воды, пульпопроводов и водоодов;

• исследование фильтрационных свойств грунтов чаши для прогноза фильтрации и оценки возможности использования этих грунтов в качестве естественного противофильтрационного экрана;

• определение гидрогеологических условий участка строительства для прогноза разбавляющей способности естественного грунтового потока и назначения допустимого фильтрационного расхода из накопителя;

• прогноз изменения гидрогеологических условий в районе накопителя под воздействием фильтрации из него, прогноз подтопления объектов, находящихся в зоне фильтрационного влияния накопителя и выявление необходимости мероприятий по защите от подтопления;

Исследования химического состава воды естественного подземного потока необходимы для определения его разбавляющей способности. Определение фоновых показателей этого потока проводится для сравнения при проведении наблюдений за фильтрацией из накопителя.

Определение адсорбционной способности грунтов основания необходимо для прогноза поглощающей способности грунтов и учета ее при определении допустимого фильтрационного расхода из накопителя.

Топографическая съемка площадки производится в масштабе 1:2000–1:5000 в зависимости от размеров сооружения и сложности рельефа. Если в проекте определена необходимость строительства защитных сооружений, то производится съемка района, прилегающего к накопителю, в масштабе, соответствующем масштабу съемки основной площадки. Топографическая съемка участков расположения дамб, насосной станции и других сооружений проводится в зависимости от сложности рельефа в масштабе 1:500–1:2000 с сечением рельефа горизонталями через 0,5–2 м.

Расстояния между горными выработками (скважинами, шурфами) по оси ограждающих дамб назначают в зависимости от категории сложности инженерно-геологических условий.

Особенностью изысканий под строительство ограждающих дамб, в отличие от изысканий под другие инженерные сооружения, является необходимость размещения разведочных скважин как по оси ограждающих дамб, так и в поперечных сечениях. Поперечники должны иметь не менее трех скважин с расстоянием между скважинами 25–50 м и располагаться через 100–300 м по оси дамбы в зависимости от сложности инженерно-геологических условий и класса дамб. Глубину скважин по оси и в поперечном сечении дамб высотой h ≤ 25 м принимают, как правило, не менее 1,5 h. При наличии в основании слабопроницаемых грунтов глубина скважин в них принимается равной 5–8 м. При наличии в основании слабосжимаемых или скальных грунтов заглубление скважин в них должно быть не менее 3 м. При наличии в основании сильнофильтрующих грунтов скважины следует проходить до поверхности водоупора.

Для определения геологического строения чаши накопителя желательно назначать расположение скважин в пересекающихся створах. В зависимости от сложности инженерно-геологических условий расстояние между створами принимается 200-400 м при расстоянии между скважинами в створе 100-200 м. Глубина проходки горных выработок в чаше определяется глубиной залегания водоупора. Глубина врезки скважин в толщу водоупора должна быть не менее 3,0 м. При неоднородном геологическом строении ложа, в особенности при переслаивании водоупорных и водопроницаемых грунтов, имеющих выход за пределы чаши, необходимо предусматривать сеть скважин, достаточную для оконтурирования слоев водопроницаемых грунтов, и составлять синтетическую карту залегания грунтов. Такая карта позволит при проектировании накопителя вместо устройства сплошного противофильтрационного экрана по всей площади чаши выполнить локальное экранирование участков, сложенных водопроницаемыми породами.

Расчетные характеристики грунтов, хвостов и золошлаковых материалов, а также шламов приведены в [14, 34-36] и в Приложении.

Особенности проведения изысканий в криолитозоне рассмотрены ниже.