Значение инженерной геологии для строительства железных дорог и их эксплуатации
Начало использования данных геологических наблюдений и ис¬следований при строительстве инженерных сооружений относится к XVIII в. По мнению Н. Н. Маслова, первой работой в этой области следует считать «Мемориальную записку о заводском производстве», составленную Григорием Махотиным. В этой «Записке» содержатся ценные указания по обоснованию возведения плотин и заводских сооружений.
На необходимость проведения геологических наблюдений и иссле¬дований для строительства указывал еще М. В. Ломоносов, который в своей работе «О слоях земных» писал: «...строитель внимает твер¬дости земли во рвах для оснований». Интересно отметить, что вначале геологические исследования для строительства вели сами строители. Русский инженер путей сообщения М. С. Волков в работах «Записка об исследовании грун¬тов земли, производимом в строительном искусстве» (1835) и «Об основаниях каменных зданий» (1840) привел в систему геологи¬ческие исследования для строительства и составил продуманную классификацию грунтов как оснований сооружений.
Английский землемер и строитель дорог и каналов В. Смит (1769—1839) не только производил наблюдения для непосредствен¬ного использования при строительстве, но, обобщая полученные данные, открыл возможность сопоставления осадочных пород по заключенным в них окаменевшим остаткам животных и растений. Так было положено начало палеонтологическому методу в изучении последовательности напластований осадочных толщ.
Изучая горные породы как грунты оснований зданий и сооруже¬ний, инженеры-строители в первую очередь стремились определить величину сопротивления грунтов передаваемым на них нагрузкам. Чрезвычайно плодотворными были исследования русских инженеров Г. Е. Паукера и В. И. Курдюмова, положивших начало теории прочности и устойчивости грунтов как оснований сооружений. В дальнейшем эти труды стали той основой, на которой возникла новая наука — механика грунтов.
Получив дальнейшее развитие в трудах советских и зарубежных ученых, механика грунтов прочно заняла свое место в комплексе инженерно-строительных знаний. Однако, как дисциплина физико-математического цикла, механика грунтов устанавливает математи-чески выраженные закономерности взаимодействия между сооруже¬ниями и грунтами оснований только в той мере, в какой процессы, происходящие при этом в грунтах, являются механическими. В дей¬ствительности, в горных породах возникают, кроме механических, еще и химические, электрофизические и даже, в отдельных случаях, биологические процессы. Уже в силу одного этого обстоятельства механика грунтов не может подменить собой инженерно-геологиче¬ских исследований, однако математический аппарат механики грунтов может быть широко использован в инженерной геологии.
Кроме того, в механике грунтов рассматривается только так называемая «напряженная зона», т. е. сравнительно ограниченный массив, в котором развиваются практически ощутимые дополни¬тельные напряжения и деформации от нагрузки, передаваемой стро¬ящимся сооружением.
Задача инженерной геологии шире — она призвана выявить все условия, в которых происходит взаимодействие строящихся и выстро¬енных сооружений с окружающей их природной средой на всем пространстве, охваченном этим взаимодействием. Так, например, постройка даже небольшой плотины может вызвать подъем уровня грунтовых вод на большом пространстве и, следовательно, вызвать изменения в условиях существования зданий и сооружений, у кото¬рых фундаменты и подвальные этажи первоначально находились выше уровня грунтовых вод.
Современная инженерная геология как наука ставит перед собой три основные задачи:
1) изучение состава, строения, состояния, свойств и условий распространения горных пород (грунтов), определяющих их поведение при взаимодействии с инженерным сооружением;
2) изучение геологических процессов, как природных, так и возникающих в связи с возведением и эксплуатацией зданий, сооружений и устройств, с целью установления характера этих процессов, их влияния на существование зданий и сооружений, а также разработка рекомендаций по регулированию этого влияния;
3) установление закономерностей пространственного распро¬странения инженерно-геологических условий.
Поскольку в строительной практике горные породы принято называть грунтами, начальный раздел инженерной геологии, раз¬решающий первую из перечисленных задач, получил название грунтоведения. Раздел, разбирающий и разрешающий вторую задачу, называется динамической инженерной геологией или собственно инженерной геологией. Третий раздел называется региональной инженерной геологией.
На основе многочисленных инженерно-геологических исследо¬ваний русских и советских инженеров и геологов Ф. П. Саваренский в 30-х гг. XX в. создал первый капитальный труд в этой области, названный им «Инженерная геология». В дальнейшем инженерная геология получила развитие в трудах советских ученых Н. В. Коло¬менского, И. В. Попова, В. А. Приклонского и многих других. Инженерная геология самым тесным образом связана с учением о подземных водах — гидрогеологией. Развитие гидрогеологии нача¬лось несколько ранее инженерной геологии и идет параллельно с ней. Развитию гидрогеологии способствовали В. С. Ильин, Г. Н. Каменский, О. К. Ланге, А. Ф. Лебедев, А. Н. Семихатов и др. В современных условиях инженеры-строители, как правило, сами не ведут инженерно-геологических исследований — для этого существуют специализированные инженерно-геологические органи¬зации; однако при проектировании и осуществлении строительства они должны знать, понимать и учитывать инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительной площадки. Они должны уметь правильно и вовремя поставить перед геологом задачи инже¬нерно-геологических исследований и их необходимый объем. Нако¬нец, на основе таких исследований инженеры-строители должны уметь принимать правильное решение о проведении инженерно-строительных мероприятий, необходимых в данных конкретных условиях строительной площадки.
