Возможности морской инженерной геотехники в оценке опасных явлений

Морские инженерно-геологические изыскания выполняют для объектов повышенного геотехнического риска

ГАМСАХУРДИЯ Г.Р., СВЕРТИЛОВ А.А., ШОКАЛЬСКИЙ М.Ю.
«Фугро-Джейкс», Россия

Морские инженерно-геологические изыскания, обычно выполняют для объектов повышенного геотехнического риска. На арктическом шельфе это, прежде всего проекты по разведке и разработки газо-нефтяных месторождений. Опыт таких изысканий обобщается в СП 33-101-00 «Инженерные изыскания на шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений».

Для выявления и оконтуривания зон развития опасных геологических процессов и явлений, в морских изысканиях, наиболее эффективны геофизические методы. Для количественной оценки геотехнических свойств грунтов в этих зонах необходимо использовать «прямые» методы. Это полевые испытания и, прежде всего статическое зондирование грунтов (СРТ) [1].

Компания «Fugro» на протяжении многих лет разрабатывает и внедряет в свои исследования технологии полевых испытаний и отбора образцов в морских условиях. В зависимости от стадии инженерных изысканий, сложности инженерно-геологических условий, мощности изучаемого разреза и глубины моря выбирается комплекс методов. Исследования обычно поводят со специализированных РОИ приспособленных для изысканий судов, в два (и более) этапа (геофизико-гидрографический и геотехнический). Геотехническое опробование и полевые испытания обычно проводят на основании результатов гидрографических и геофизических работ. Оптимальное сочетание «прямых» и «косвенных» методов определяет достоверность инженерно-геологической модели изученного участка.

Важной частью геотехнического исследования является изучение свойств грунтов. В отличие от состава грунтов, которые достаточно точно определяются лабораторными методами, физико-механические свойства зависят от напряженного состояния и других естественных полей и всегда претерпевают изменения при извлечении грунта из массива. Любая горная выработка также меняет естественное поле напряжений массива, поэтому скважинные методы (прессиометрия, искиметрия и др.) изучают грунты в уже несколько измененном состоянии. В настоящее время все большее развитие получают методы безскважинного каротажа или зондирования, когда в массив грунта внедряются (вдавливаются) зонды для измерения тех или иных его свойств (прочностных, деформационных, электрических, оптических, теплофизические, акустических и др.). Также применяются зонды, измеряющие влажность грунтов и содержание в поровых растворах нефтяных углеводородов. При всем многообразии типов зондов, в практике инженерных изысканий, наиболее широкое распространение получили пьезометрические зонды, применяемые при статическом зондировании (СРТ).

Область применения статического зондирования все более расширяется, что связано с внедрением различных технологий испытаний, так и с совершенствованием методической базы метода и накоплением статистического материала по различным регионам. В частности применение датчиков порового давления позволяет помимо прочностных свойств грунтов исследовать фильтрационные и консолидационные свойства водонасыщенных тонкодисперсных грунтов (dissipation test), а способ определения зон разуплотненных грунтов позволяет выявить потенциально опасные участки в районах развития опасных геологических процессов (карста, суффозии, оползневых склонов). По данным СРТ, также рассчитывают разжижаемость грунтов. Статическое зондирование становится основным методом при расчете несущей способности свай в таких важных регионах, как Москва и Санкт-Петербург. Используя методы интерпретации данных СРТ используемые компанией «Fugro» можно рассчитать большинство параметров механических свойств грунтов.

Оборудование и технология проведения испытаний в морских условиях в значительной степени отличается от сухопутных. В зависимости от поставленных задач и условий СРТ может выполняться в сочетание с бурением или автономно, с применением специального оборудованы, не имеющего аналогов в России. Исключение представляют работы со льда, на небольших глубинах, в этом случае можно использовать сухопутные установки, но испытания проводить с обсадкой штанг, которые не обжаты грунтом, чтобы предотвратить их изгиб.
Специфика инженерно-геологических изысканий в Арктических бассейнах помимо сжатых сроков полевых работ, обусловленных гидрометеорологическими условиями, заключается в наличие обширных криолитозон. Поэтому геотехническая характеристика грунтов по результатам СРТ невозможна без температурной характеристики профиля испытаний. Эта проблема успешно решается с помощью температурного статического зондирования (ТСРТ). Опыт проведения таких измерений на арктическом шельфе России обобщен в работах АМИГЭ [2,3].

В презентации представлен комплексный подход к изучению рабочей площадки, который позволяет выявить опасные явления и выработать надежное геотехническое решение. Сделан обзор морского геотехнического оборудования для испытаний грунта в массиве.

Литература
1. Локтев А.С. Современные технологии инженерно-геологических изысканий на шельфе. Статическое зондирование. //Труды 6-ой Межд. конф. по освоению Российского шельфа RAO'03. - Санкт-Петербург, 15-17 сентября 2003. - С.277-282.
2. Бондарев В.Н., Длугач А.Г., Локтев А.С, Окко О. Субаквальная криолитозона Печорского и Карского морей, перспективы изучения мерзлых грунтов.//Материалы 13 Межд. конф. РОАС'95 (Port and Ocean Engineering under Arctic Condition). - Мурманск, 1995.-C.82-88.
3. Gritsenko LI., Bondarev V.N., LoktevA.S. etal. Sub-bottom permafrost and shallow gas in Pechora sea. //Offshore Technology Conference, OTC497, USA, Houston , May 5-7, 1997.- Paper OTC 8324.

Материалы международной конференции "Нефть и газ арктического шельфа - 2004"