Badanie terenu jest krytycznym aspektem inżynierii geotechnicznej, dostarczającym ważnych informacji na temat właściwości geologicznych i geotechnicznych terenu. Obejmuje gromadzenie danych w celu scharakteryzowania warunków podpowierzchniowych obiektu, takich jak geologia, właściwości gleby i skał, stan wód gruntowych i inne czynniki, które mogą mieć wpływ na projektowanie i budowę projektu.

Badanie terenu jest ważną częścią procesu budowy, ponieważ pomaga inżynierom i projektantom zrozumieć warunki panujące na miejscu oraz opracować odpowiednie projekty fundamentów i metody budowy, które są bezpieczne, ekonomiczne i zrównoważone. Służy również do identyfikacji potencjalnych zagrożeń lub ryzyk, które mogą mieć wpływ na bezpieczeństwo lub wydajność projektu.

Badanie terenu zazwyczaj przeprowadza się w kilku etapach, obejmujących badanie wstępne, rozpoznanie terenu i badanie szczegółowe. Rodzaj i zakres badania będzie zależał od wielkości i złożoności projektu, a także poziomu ryzyka związanego z warunkami panującymi na miejscu.

Wiercenie i pobieranie próbek

Techniki badania terenu

Do badania terenu można zastosować różne techniki, w zależności od konkretnych wymagań projektu i charakteru terenu. Niektóre typowe techniki obejmują:

  1. Badanie na biurku: Obejmuje to gromadzenie i przeglądanie wszystkich dostępnych danych i informacji związanych z obiektem i jego otoczeniem, w tym mapy geologiczne, zdjęcia lotnicze, zapisy historyczne i raporty z poprzednich badań miejsca.
  2. Rozpoznanie terenu: Obejmuje to wizytę na miejscu w celu dokonania obserwacji i pomiarów, takich jak mapowanie cech powierzchni, ocena stanu istniejących konstrukcji i identyfikacja potencjalnych zagrożeń.
  3. Badania geofizyczne: Obejmują one stosowanie różnych technik pomiaru i mapowania właściwości fizycznych podłoża, takich jak opór elektryczny, podatność magnetyczna i fale sejsmiczne. Przykłady technik geofizycznych obejmują georadar, odbicie i załamanie sejsmiczne oraz obrazowanie oporności elektrycznej.
  4. Wiercenie i pobieranie próbek: Obejmuje to wiercenie otworów wiertniczych lub wykopywanie dołów badawczych w celu uzyskania próbek gleby i skał, które można analizować w laboratorium w celu określenia ich właściwości fizycznych i mechanicznych.
  5. Testowanie na miejscu: Badania te przeprowadza się na miejscu w celu określenia właściwości gleby i skał w ich naturalnym stanie. Przykłady testów na miejscu obejmują standardowy test penetracji (SPT), test penetracji stożka (CPT) i test ciśnieniomierza.
  6. Testowane laboratoryjnie: Obejmuje to analizę próbek gleby i skał w laboratorium w celu określenia ich właściwości fizycznych, mechanicznych i chemicznych. Przykłady badań laboratoryjnych obejmują analizę wielkości ziaren, próbę trójosiowego ściskania i próbę bezpośredniego ścinania.
  7. Badania środowiskowe: Badania te przeprowadza się w celu oceny warunków środowiskowych obiektu, w tym obecności zanieczyszczeń w glebie, wodach gruntowych i powierzchniowych. Przykłady badań środowiskowych obejmują pobieranie próbek gleby i wód gruntowych oraz analizę pod kątem metali ciężkich, węglowodorów i innych substancji zanieczyszczających.
  8. Teledetekcja: Wiąże się to z wykorzystaniem zdjęć satelitarnych lub lotniczych do mapowania i analizowania miejsca i otaczających go obszarów. Teledetekcję można wykorzystać do identyfikacji wzorców użytkowania gruntów, pokrywy roślinnej, topografii i innych cech, które mogą mieć wpływ na przydatność i rozwój terenu.

Techniki te można stosować łącznie, aby zapewnić kompleksowe zrozumienie miejsca i jego charakterystyki.

Techniki geofizyczne

Techniki geofizyczne to zestaw metod stosowanych w badaniach terenowych w celu dostarczenia informacji o warunkach geologicznych podpowierzchniowych, bez konieczności wykonywania wykopów lub wierceń. Techniki te obejmują pomiary różnych właściwości fizycznych podłoża, takich jak gęstość, podatność magnetyczna, przewodność elektryczna, prędkość sejsmiczna i inne. Dane zebrane z badań geofizycznych służą do tworzenia obrazów i modeli podpowierzchni, które mogą pomóc w identyfikacji struktur geologicznych, takich jak m.in. błędyspękań i zmian w litologii. Niektóre z powszechnie stosowanych technik geofizycznych w badaniach terenowych obejmują:

  1. Odbicie sejsmiczne: Technika ta polega na generowaniu fal sejsmicznych przy użyciu źródła i pomiarze fal odbitych za pomocą czujników. Zebrane dane można wykorzystać do stworzenia obrazu 2D lub 3D podpowierzchni.
  2. Tomografia elektrooporowa (ERT): Technika ta mierzy oporność elektryczną materiałów podpowierzchniowych poprzez przepuszczanie prądu elektrycznego przez ziemię i pomiar różnicy napięcia. Zebrane dane można wykorzystać do stworzenia modelu podłoża.
  3. Georadar (GPR): Technika ta polega na przesyłaniu i odbieraniu fal elektromagnetycznych do i z podpowierzchni. Zebrane dane można wykorzystać do stworzenia przekrojowego obrazu podpowierzchni.
  4. Badanie magnetyczne: Technika ta mierzy właściwości magnetyczne materiałów podpowierzchniowych za pomocą magnetometru. Zebrane dane można wykorzystać do identyfikacji anomalii magnetycznych związanych z określonymi strukturami geologicznymi.
  5. Badanie grawitacyjne: Technika ta mierzy pole grawitacyjne pod powierzchnią za pomocą grawimetru. Zebrane dane mogą zostać wykorzystane do identyfikacji zmian gęstości materiałów podpowierzchniowych, co może wskazywać na obecność struktur geologicznych.
  6. Badanie elektromagnetyczne: Technika ta polega na przesyłaniu i odbieraniu fal elektromagnetycznych do i z powierzchni podpowierzchniowej, co można wykorzystać do identyfikacji zmian w przewodności podpowierzchniowej. Może to pomóc w identyfikacji niektórych struktur geologicznych.

Te techniki geofizyczne mogą dostarczyć cennych informacji do badania terenu i można je stosować w połączeniu z innymi metodami, takimi jak wiercenia i pobieranie próbek, w celu uzyskania wszechstronnego zrozumienia geologii podpowierzchniowej.

Wiercenie i pobieranie próbek

Wiercenie i pobieranie próbek to kluczowe techniki badania terenu, które umożliwiają inżynierom geotechnikom i geologom uzyskanie informacji o warunkach podpowierzchniowych terenu. Techniki te obejmują wiercenie otworów w ziemi i pobieranie próbek gleby lub skał na różnych głębokościach.

Informacje uzyskane podczas wierceń i pobierania próbek służą do określenia właściwości fizycznych i inżynieryjnych gleby i skał, takich jak ich skład, wytrzymałość, przepuszczalność i charakterystyka deformacji. Informacje te są następnie wykorzystywane do projektowania fundamentów, wykopów, tuneli i innych konstrukcji.

Istnieje kilka rodzajów technik wiercenia, w tym:

  1. Wiercenie ślimakowe: Wiąże się to z użyciem śruby śrubowej w celu penetracji gleby i pobrania próbek. Jest powszechnie stosowany do płytkich badań i do gleb, które nie są zbyt twarde.
  2. Wiercenie obrotowe: Wiąże się to z użyciem obrotowego wiertła do penetracji gleby lub skały. Można go używać zarówno do badań płytkich, jak i głębokich.
  3. Wiercenie udarowe: Wiąże się to z użyciem młotka do wbicia wiertła w ziemię lub skałę. Jest powszechnie stosowany do formacji skalnych.

Po wywierceniu odwiertu można pobrać próbki gleby lub skał, stosując różne techniki pobierania próbek, takie jak:

  1. Standardowe testy penetracyjne (SPT): Polega to na wbiciu próbnika z dzieloną łyżką w ziemię za pomocą młotka i zliczeniu liczby uderzeń wymaganych do wbicia próbnika na określoną odległość. Informacje te służą do określenia gęstości i wytrzymałości gleby.
  2. Pobieranie próbek z rurki Shelby'ego: Obejmuje to użycie cienkościennej rurki do pobrania nienaruszonych próbek gleby z odwiertu. Technika ta jest powszechnie stosowana do pobierania próbek gruntów spoistych.
  3. Rdzenie skalne: Wymaga to użycia wiertła diamentowego do pobrania próbek skał. Próbki mogą być ciągłe lub nieciągłe, w zależności od zastosowanej techniki wiercenia.

Próbki pobrane z odwiertu są następnie przesyłane do laboratorium w celu przeprowadzenia badań i analizy. Wyniki służą do opracowania raportu geotechnicznego, który zawiera informacje na temat warunków podpowierzchniowych terenu oraz zalecenia dotyczące projektowania i budowy fundamentów.

Testowanie na miejscu

Badania in-situ odnoszą się do metod stosowanych do pomiaru właściwości gleby i skał w miejscu znalezienia materiałów, bez usuwania ich z naturalnego środowiska. Badania na miejscu mogą dostarczyć ważnych informacji dla projektów inżynieryjnych i budowlanych, ponieważ pozwalają na dokładniejsze zrozumienie właściwości gleby i materiałów skalnych, które zostaną napotkane podczas wykopów, budowy lub innych działań.

Istnieje kilka różnych typów technik testowania in-situ, w tym:

  1. Standardowy test penetracyjny (SPT): Jest to powszechnie stosowana metoda określania wytrzymałości i gęstości gruntów. Próbnik cylindryczny wbija się w ziemię za pomocą młotka i rejestruje się liczbę uderzeń niezbędnych do przeniknięcia w glebę na określoną odległość.
  2. Test penetracji stożka (CPT): Test ten polega na wpychaniu penetrometru w kształcie stożka w glebę ze stałą prędkością, podczas pomiaru oporu penetracji. Dane można wykorzystać do określenia wytrzymałości, gęstości i innych właściwości gleby.
  3. Test ciśnieniomierza: Test ten polega na nadmuchaniu cylindrycznej sondy wewnątrz otworu wiertniczego i zmierzeniu ciśnienia wymaganego do rozszerzenia sondy. Dane można wykorzystać do określenia właściwości naprężenia i odkształcenia gleby lub skały in situ.
  4. Test prędkości fali ścinającej: Badanie to polega na pomiarze prędkości fal poprzecznych przemieszczających się przez glebę lub skałę przy użyciu metod sejsmicznych. Dane te można wykorzystać do określenia sztywności i gęstości materiału.
  5. Test sejsmiczny typu Crosshole: Test ten polega na wytworzeniu fal sejsmicznych w jednym miejscu i pomiarze fal w innym miejscu za pomocą czujników zainstalowanych w odwiertach. Dane można wykorzystać do określenia prędkości fali poprzecznej i innych właściwości gleby lub skały.
  6. Test przewodności cieplnej: Test ten polega na pomiarze szybkości przepływu ciepła przez glebę lub skałę za pomocą źródła ciepła i czujników temperatury. Dane te można wykorzystać do określenia właściwości termicznych materiału.
  7. Test oporności elektrycznej: Test ten polega na pomiarze oporności elektrycznej gleby lub skały za pomocą sond wbijanych w ziemię. Dane te można wykorzystać do określenia zawartości wilgoci i innych właściwości materiału.

To tylko kilka przykładów wielu różnych typów technik badań na miejscu, które można zastosować w inżynierii geotechnicznej i badaniach terenu. Wybór techniki zależy od specyficznych właściwości gleby lub materiałów skalnych, warunków terenowych i celów badań.

Testowane laboratoryjnie

Badania laboratoryjne są kluczową częścią badania terenu i służą do określenia właściwości fizycznych i mechanicznych próbek gleby i skał pobranych z miejsca budowy. Testy te są ważne przy określaniu właściwości inżynieryjnych gleby i skał, takich jak wytrzymałość, przepuszczalność, ściśliwość i charakterystyka odkształceń, które są wykorzystywane przy projektowaniu i budowie obiektów inżynierskich.

Istnieje kilka badań laboratoryjnych, które można przeprowadzić na próbkach gleby i skał, w tym:

  1. Analiza wielkości ziaren: Test ten służy do określenia rozkładu wielkości cząstek gleby. Badanie polega na przesianiu gleby przez szereg standardowych sit i zmierzeniu masy gleby zatrzymanej na każdym sicie.
  2. Granice Atterberga: Ten test służy do określenia granicy plastyczności, granicy cieczy i granicy skurczu gleby. Badanie polega na pomiarze wilgotności gleby na różnych etapach badania w celu określenia granic poszczególnych stanów konsystencji.
  3. Próba zagęszczenia: Test ten służy do określenia maksymalnej gęstości suchej gleby i optymalnej zawartości wilgoci. Badanie polega na zagęszczeniu gruntu w standardowej formie przy użyciu standardowej energii zagęszczania i pomiarze powstałej gęstości.
  4. Badanie wytrzymałości na ścinanie: Ten test służy do określenia wytrzymałości gleby lub skały na ścinanie. Badanie polega na przyłożeniu siły ścinającej do próbki gleby lub skały i zmierzeniu powstałego odkształcenia.
  5. Test przepuszczalności: Ten test służy do określenia przepuszczalności gleby lub skał. Badanie polega na pomiarze natężenia przepływu wody przez próbkę gleby lub skały przy znanym spadku hydraulicznym.
  6. Próba konsolidacji: Test ten służy do określenia szybkości i wielkości osiadania gleby. Badanie polega na przyłożeniu obciążenia do próbki gleby i pomiarze powstałego odkształcenia w czasie.
  7. Testowanie mechaniki skał: Obejmuje to badania, takie jak ściskanie jednoosiowe, ściskanie trójosiowe i badania bezpośredniego ścinania, które są wykorzystywane do określenia wytrzymałości i charakterystyki odkształcenia próbek skał.

Te badania laboratoryjne są zazwyczaj przeprowadzane zgodnie ze standardowymi procedurami testowymi ustanowionymi przez organizacje takie jak ASTM International i Międzynarodowe Towarzystwo Mechaniki Skał.

Badania środowiskowe

Testy środowiskowe to proces analizowania próbek środowiskowych w celu określenia obecności i stężenia substancji zanieczyszczających. Tego typu badania są ważne dla oceny wpływu działalności człowieka na środowisko i zapewnienia zgodności z przepisami ochrony środowiska.

Niektóre typowe typy testów środowiskowych obejmują:

  1. Testowanie wody: Obejmuje analizę wód powierzchniowych, gruntowych i ścieków w celu określenia obecności i stężenia substancji zanieczyszczających, takich jak metale ciężkie, związki organiczne i patogeny.
  2. Testy powietrza: Obejmuje to pobieranie i analizę próbek powietrza w celu pomiaru poziomu substancji zanieczyszczających, takich jak cząstki stałe, lotne związki organiczne (LZO) i substancje toksyczne w powietrzu.
  3. Badanie gleby: Obejmuje to analizę próbek gleby w celu określenia obecności i stężenia substancji zanieczyszczających, takich jak metale ciężkie, pestycydy i ropa naftowa węglowodory.
  4. Badanie osadu: Obejmuje analizę próbek osadów z jezior, rzek i innych zbiorników wodnych w celu określenia obecności i stężenia substancji zanieczyszczających, takich jak metale ciężkie i związki organiczne.
  5. Testy biologiczne: Obejmuje to analizę próbek biologicznych, takich jak ryby, skorupiaki i inne organizmy wodne, w celu określenia obecności i stężenia substancji zanieczyszczających, które mogą być szkodliwe dla zdrowia ludzkiego.

Testy środowiskowe są zwykle przeprowadzane przez firmy konsultingowe w zakresie ochrony środowiska, agencje rządowe i inne organizacje specjalizujące się w monitorowaniu i rekultywacji środowiska. Wyniki testów środowiskowych można wykorzystać do identyfikacji potencjalnych zagrożeń dla zdrowia, opracowania planów środków zaradczych i zapewnienia zgodności z przepisami ochrony środowiska.

Teledetekcja

Teledetekcja to proces zbierania informacji o celu lub obszarze na odległość, zazwyczaj z samolotu lub satelity, bez fizycznego kontaktu z celem lub obszarem. Dane teledetekcyjne mogą dostarczyć informacji o właściwościach fizycznych, chemicznych i biologicznych powierzchni Ziemi i atmosfery, a także o działalności człowieka i zmianach środowiska w czasie.

Istnieją dwa główne typy teledetekcji: pasywna i aktywna. Teledetekcja pasywna mierzy energię naturalnie emitowaną lub odbijaną przez cel lub obszar, na przykład światło słoneczne, i rejestruje ją za pomocą czujników. Przykłady pasywnych instrumentów do teledetekcji obejmują kamery przechwytujące światło widzialne, czujniki podczerwieni wykrywające ciepło i radiometry mierzące ilość energii emitowanej przez cel. Z kolei aktywna teledetekcja polega na emitowaniu energii w kierunku celu lub obszaru i mierzeniu odbitej lub wyemitowanej energii za pomocą czujników. Przykłady aktywnych instrumentów teledetekcyjnych obejmują radar i lidar.

Teledetekcję można stosować w różnych dziedzinach, w tym w geologii, rolnictwie, leśnictwie i urbanistyce. W geologii teledetekcję można wykorzystać do identyfikacji i mapowania struktur geologicznych, takich jak uskoki i marszczenie, a także wykryć złoża minerałów i zmiany w użytkowaniu gruntów. Można go również wykorzystać do monitorowania zagrożeń naturalnych, np osunięcia się ziemi i trzęsienia ziemi.

POWIĄZANE ARTYKUŁYWięcej od autora