В рамках которых мы занимаемся отбором проб грунтов. В качестве грунта в сфере строительства понимают изучение верхнего слоя литосферы, состоящего из скальных, полускальных и рыхлых горных пород.
С какой целью геологи занимаются отбором проб:
— Для классификации и определения состава в разрезе, содержащего пласты и осадочные слои.
Для расчета оптимального размера откосов, связанных с земляными работами.
Для описания характеристик (возможности их применения в строительстве в качестве материалов).
Определения несущей способности посредством геологических изысканий грунта , расположенного в основании фундамента.
При отборе проб пользуются различными методами, определяемыми в соответствии с исследуемыми грунтами. Для отбора используются грунты, имеющие либо нарушенную либо ненарушенную структуру.
Работая с рыхлыми породами, к примеру, песчаными, можно использовать для исследований образцы, имеющие нарушенную структуру. Для работы с связными породами используют только монолитную структуру.
Если геологи хотят сохранить монолитную структуру, следует обеспечить профессиональное бурение инженерных скважин . Можно воспользоваться любыми способами, предназначенными для получения образца, сохранившего ненарушенную структуру. Для обеспечения качественного образца необходимо пробурить скважину с оптимальным диаметром в диапазоне от 108-ми до 168-ми миллиметров. В полевых испытаниях грунтов пользуются грунтоносом, то есть устройством, предназначенным для получения образца высокого качества. У пробы грунта, добытой из скважины, должна быть соблюдена форма куба или цилиндра.
Существует несколько распространенных способов по отбору проб грунтов.
Использование точечного метода более эффективно при отборе небольших грунтовых образцов.
Применение бороздового метода связано с вспахиванием борозд на всю протяженность пласта. Забор проб осуществляется в различных местах борозды.
Использование валового метода дает возможность для использования в ходе исследований всего выработанного грунта.
Отбор грунтов выполняется с соблюдением основных правил и в определенной последовательности.
Необходимо позаботиться об исключении попадания случайных элементов и обеспечении соответствия между слоем почвы и местом получения проб.
Забор проб сопровождается ведением журнала, в который заносится информация об участке работ и времени, когда производится отбор проб, с составлением соответствующего акта.
Образцы отбираются в объеме, необходимом для проведения всех исследований, запланированных для обеспечения качественных инженерных изысканий. Для того, чтобы обеспечить лабораторию максимально достоверными сведениями, необходимо позаботиться о консервации образцов. Речь идет только о ненарушенных грунтах. Главная цель консервации заключается в сохранении первичной структуры с естественной влажностью образца. При транспортировке необходимо обеспечить защиту образцов от негативных воздействий среды.
Отбор проб почвы для лабораторного анализа является главным показателем, по которому можно определить качество грунта. Для того чтобы взять пробу, необходимо выделить место для отбора почвенных проб, данные анализ даст возможность определить те участки, на которых имеются больше всего загрязнений, также посредством данного исследования можно выявить благополучные места, которые пригодны для выращивания различного вида культур.
Для проведения данного исследования определяется несколько участков, на которых проходит отбор проб почвы для лабораторного анализа. Для этого берется два участка, один из которых расположен в радиусе источника загрязнения, а второй должен быть расположенным недалеко от него. Чтобы определить глубину, на которой будет взят грунт, необходимо знать его характер, поставленные цели и вид лабораторного исследования.
Составляющие почвы
Для того чтобы выявить химический или механический состав, отбор проб почвы для лабораторного анализа выполняет на площади 25 квадратных метров, в 3 или 5 точках участка. Обычно в грунт берут с глубины 0,25 сантиметров по диагонали, но если понадобится проба, могут взять с глубины 0,75-1 метра.
Когда работают сотрудники АНО «Центр экологических экспертиз», все пробы берутся посредством лопаты или бура, после чего они хорошо перемешиваются, и из этого материала составляется единая проба, которая имеет вес 1000 грамм. Взятый анализ помещается в банку с крышкой, на которой пишется номер, после чего все отсылается в лабораторию посредством сопроводительных бумаг, в которых указывается время и место взятия материала, также с какой глубины он был получен.
Отбор проб почвы для лабораторного анализа хорошо перемешивается и просеивается, после чего подвергается исследованиям в натуральном или в воздушно-сухом состоянии.
С каждым годом уровень загрязнения почвы растет. Это происходит из-за осаждения выбросов функционирующих промышленных предприятий и накопления радионуклидов. Причиной также является присутствие в грунте патогенных микроорганизмов и закисление как результат избыточного внесения минеральных удобрений. Именно поэтому отбор проб почвы актуален сейчас как никогда. Он необходим для мониторинга уровня загрязненности.
Отобранные образцы проходят лабораторный анализ для оценки количественного и качественного состава грунта по следующим показателям:
- уровень pH (кислотно-щелочной баланс);
- хлориды;
- пестициды;
- азот аммонийный ((NH4)+);
- отношение белкового азота к органическому;
- соединения серы;
- тяжелые металлы;
- цианиды и мышьяк;
- нефть и нефтепродукты;
- фенолы;
- канцерогенные и радиоактивные вещества;
- анионактивные и катионактивные детергенты.
В зависимости от того, какой именно вид исследования будет проводится, пробы грунта отбирают с той или иной периодичностью.
Выбор территории и расположение площадок для отбора образцов
На место отбора выезжает группа людей, по результатам работы которых составляется паспорт для исследуемого участка земли. В паспорте указываются следующие данные:
- дата выезда, адрес и площадь участка;
- характер рельефа местности и названия присутствующих грунтов;
- наличие растений, уровень грунтовых вод, материнская и подстилающая порода, а также видимые показатели засоленности и заболоченности;
- результаты анализа горизонта грунта по цвету, влажности, составу и структуре, сложению, плотности, наличию включений, характеру перехода горизонта;
- данные, характеризующие источник загрязняющих веществ: сфера деятельности производства, количество выпускаемой продукции, объем выбрасываемого газа, жидких и твердых веществ, расстояние до близлежащих жилых домов, организаций и мест забора воды.
При отборе образцов грунта рядом с производственными предприятиями необходимо учитывать разные метеорологические данные. Это относится прежде всего к силе и направлению ветров, характерных для исследуемой территории. От этих показателей зависит распределение загрязняющих веществ.
Термины по отбору проб почвы
На основании данных паспорта разрабатывается план или карта, на которую наносится источник загрязнения, предположительные пробные площадки и метки для отбора точечных проб почвы. Пробные площадки намечают в сетке координат. Равномерность распределения загрязняющих веществ определяет расстояние между линиями координатной сетки. Если какие-то участки загрязнены неравномерно, промежутки между линиями тоже будет разнится.
Используется также другой способ выбора участков - концентрические окружности. При этом методе сначала определяется «эпицентр» - точка концентрации загрязнения, например, место расположения промышленного предприятия. Затем наносятся окружности с диаметром тем больше, чем дальше от центра круга.
Пробная площадка, которая закладывается для фабрики или завода, загрязняющих грунт, должна занимать участок, равный трехкратной площади санитарно-защитной зоны. Чтобы отобранные пробы давали объективное представление о качествах грунта, площадки закладывают на участках земли с однотипными растительным и почвенным слоями.
Если образцы почвы берут для контроля посевных территорий сельскохозяйственных учреждений, то площадки, каждая из которых занимает одну сотку, намечаются на каждые 0,5~20 гектара. Количество площадок зависит от того, какие культуры выращиваются на территории, а также от рельефа местности.
Для отбора проб грунта рядом с детскими садами, школами и т.д., которые делают для санитарного контроля почвы, необходимы пробные площадки площадью в 25 квадратных метров.
Правила отбора проб почвы
Пробы грунта берут из последовательных слоев на территории, выбранной на стадии разведки. Каждый образец должен показывать в целом свойства пробной площадки сообразно с данными паспорта участка, а также согласовываться с целью исследования по нижеприведенной таблице.
Существуют общие правила для отбора образцов:
- Если углубление превышает 40 см, то нужно сделать не менее двух проб.
- Если грунт заражен микроорганизмами, важно соблюдать правила асептики.
- Для химического анализа нужно взять не меньше 5 проб. Их берут шпателем, ножом или специальным пробоотборником. Отобранные образцы смешивают в один, вес которого должен составить 1 кг или больше.
- Если почва загрязнена нефтью или нефтепродуктами, в том числе бензином, дизельным топливом, мазутом и т.д., пробы нужно брать на разной глубине от 0 до 5 см и от 5 до 20 см.
- Если в составе грунта есть тяжелые металлы, образцы отбирают пластиковым пробоотборником. Использование металлического изделия может повлиять на достоверность результатов лабораторного анализа.
- Если грунт проверяется на наличие легко испаряющихся веществ, то отобранные пробы сразу же плотно закупоривают в стеклянной лабораторной посуде.
- Для проведения микробиологического анализа почвы понадобится не менее 10 проб, взятых стерильным инструментом и размещенных в стерильных емкостях. Объединенная проба составляется из трех образцов весом около 250 г, а отбор делается из двух слоев: 0~5 и 5~20 см.
- Для гельминтологического анализа необходима объединенная проба, соответствующая 10 образцам весом по 200 г, отобранным на глубине от 0 до 5 см и от 5 до 20 см. Такие пробы берут с помощью укороченного почвенного бура.
Подготовка образцов к лабораторному исследованию
Независимо от того, какому вида анализа подлежит проба, она должна быть зарегистрирована в журнале с присвоением номера. Помимо этого, к каждому образцу составляется специальный талон, содержащий следующую информацию:- дата и время отбора;
- адрес участка;
- номера пробы, участка, площадки;
- глубина слоя;
- описание метеорологических условий в момент взятия образца;
- фамилия человека, осуществившего забор.
Образцы, предназначенные для гельминтологического анализа, должны быть исследованы немедленно после доставки. Хранят их при температуре 4~5 °С в лабораторном холодильнике.
Пробы для количественных и качественных исследований бактерий перевозят в специальных сумках-холодильниках. Хранить их можно не больше суток. Если образцы подлежат проверке на кишечные палочки, то допустимое время хранения - 72 часа.
В особых случаях пробы почвы консервируют с помощью формалина или соляной кислоты. Это делают, если предполагается, что срок между отбором образцов и началом их анализа может составить до 30 дней.
Для химических исследований и определения влажности термогравиметрическим способом из объединенной пробы берут навеску весом 10~20 г и подсушивают ее в сушильном шкафу при температуре 105°С.
Доставленные в лабораторию пробы проходят подготовку к анализу. Грунт равномерно раскладывают на бумаге и измельчают, если в этом есть необходимость. Если в образцах встречаются камешки, мусор, насекомые и т.д., их удаляют. Затем пробы почвы перетирают в ступке и просеивают через сито с ячейками диаметром 1 мм.
Дети часто ломают игрушки, разбирая их на составные части для того, чтобы узнать, как они устроены. Так и инженеры-геологи «разбирают» отобранные образцы пород и воды на части, чтобы узнать, из чего они состоят. Отбор проб грунта производится во время бурения скважины или копания шурфа. Монолиты аккуратно извлекаются и тщательно упаковываются. В результате компрессионного испытания, или исследования на сопротивление срезу, образец ломается, но мы получаем необходимую информацию.
В лаборатории отобранные образцы подвергают высушиванию, взвешиванию, размельчению. Определяют гранулометрический состав. Устанавливают содержание органики. Давят, срезают.
Из скважин и водотоков производится отбор проб воды. Отобранную воду делят на порции для установления содержания различных компонентов. При обычном химическом анализе определяют содержание гидрокарбонатов, хлора, кальция, магния и некоторых других компонентов. Воде даётся название, и она классифицируется по агрессивным свойствам.
Что дают лабораторные определения?
Показатели агрессивных качеств воды позволяют заблаговременно подготовиться к тому, что сезонное изменение уровня подземных вод будет неблагоприятно сказываться на состоянии бетонных конструкций, находящихся в сфере её воздействия. Можно взять более прочную марку бетона для таких конструкций.
Деформационные и прочностные характеристики грунта, определяемые либо лабораторным способом, либо по таблицам (по установленным всё в той же лаборатории физико-механическим свойствам), позволяют выполнить расчёт крепких, надёжных фундаментов.
Для чего и в каких объёмах выполняют отбор проб грунта и воды?
Образцы грунта, в зависимости от целей, для которых отбирают, берут на различной глубине. Так экземпляры нарушенной структуры, отбираемые для определения коррозийной активности грунтов по отношению к свинцовой оболочке кабеля, берут на глубине заложения кабеля, указанной в техническом задании. Для производства данного опыта требуется большое количество грунта, поэтому отбирают в одном месте (с одной глубины) два-три стандартных мешочка для отбора проб.
Для определения гранулометрического состава из толщи песков в нужных местах (при смене грансостава, для опробования слоя и так далее) отбирают по одному мешочку. Если необходимо определить влажность песка, пробу небольшого объёма (1 бюкс) следует герметически упаковать.
Пробы воды отбирают в хорошо закрывающиеся ёмкости.
Каким образом идентифицируются отобранные образцы?
Каждая проба грунта и воды подписывается. В этикетке, сопровождающей пробу, должно быть указано следующее:
- шифр объекта;
- номер скважины;
- глубина опробования;
- наименование грунта;
- дата опробования;
- подпись геолога.
В полевом журнале в обязательном порядке указывается место взятия образца.
Отобранные пробы воды и грунта доставляются в лабораторию. Геолог в камеральных условиях готовит задание в лабораторию, указывая в ведомости место взятия образца, его размер и те определения, которые ему нужны.