ГОСТ Р 59996-2022 Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Морские исследования грунтов.

        ГОСТ Р 59996-2022

 

 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

 

 Нефтяная и газовая промышленность

 

 СООРУЖЕНИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫЕ МОРСКИЕ

 

 Морские исследования грунтов

 

 Petroleum and natural gas industry. Offshore oil and gas field structures. Marine soil investigations

ОКС 73.020

Дата введения 2022-07-01

 

 Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ имени М.В.Ломоносова) по заказу Общества с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 023 "Нефтяная и газовая промышленность"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 апреля 2022 г. N 261-ст

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта ИСО 19901-8:2014* "Нефтяная и газовая промышленность. Специальные требования, предъявляемые к морским сооружениям. Часть 8: Исследования морского грунта" (ISO 19901-8:2014 "Petroleum and natural gas industries - Specific requirements for offshore structures - Part 8: Marine soil investigations", NEQ)

 

 

                

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

         

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 12, 2022 год, введенная в действие с 15.10.2022

 

 

 

 

 Введение

Настоящий стандарт разработан в дополнение к комплексу действующих национальных стандартов в области морской нефтегазодобычи, устанавливающих требования к проектно-изыскательским работам и строительству морских нефтегазопромысловых сооружений.

Формирование комплекса стандартов по морским нефтегазопромысловым сооружениям в соответствии с основами национальной стандартизации и принципами гармонизации документов национальной системы стандартизации с международной осуществляется на основе применения международных стандартов, отражающих передовой зарубежный опыт, лучшие мировые практики и современные методики проектирования. При этом для повышения научно-технического уровня комплекса национальных стандартов, учета особенностей объекта и аспекта стандартизации, которые характерны для Российской Федерации в силу климатических и географических факторов, а также для учета накопленного отечественного опыта проектирования, строительства и эксплуатации морских нефтегазопромысловых сооружений, техническое содержание национальных стандартов может изменяться по отношению к применяемым международным стандартам.

При разработке настоящего стандарта учтены основные нормативные положения международного стандарта и сохранена его структура. Для того чтобы учесть национальную практику и интересы РФ, в текст настоящего стандарта внесены существенные технические отклонения (в частности, связанные с номенклатурой грунтов, их классификаций, определением параметров, требованиями к инженерным изысканиям, определением видов и объемов работ), которые нецелесообразно/невозможно идентифицировать, что не позволяет его гармонизировать с указанным международным стандартом.

Целью разработки настоящего стандарта является обеспечение безопасности при выполнении работ по освоению морских месторождений, расположенных во внутренних морских водах, в территориальном море, в исключительной экономической зоне, на континентальном шельфе Российской Федерации (в том числе на акваториях с ледовым режимом), в российском секторе Каспийского моря, на участках недр, расположенных в Черном и Азовском морях, за счет установления требований к проведению инженерно-геологических изысканий (за исключением геофизических исследований).

В настоящем стандарте учтены основные положения ИСО 19901-8, он разработан в развитие требований нормативных положений основополагающего ГОСТ Р 54483-2011 (ИСО 19900:2002), а также с учетом сводов правил в области инженерных изысканий для строительства СП 47.13330.2016 и СП 446.1325800.2019.

При разработке стандарта учтены особенности национальной стандартизации и накопленный практический опыт в области инженерно-геологических изысканий на шельфе, в том числе положения СП 11-114-2004. В настоящем стандарте рассмотрены правила и требования к различным видам исследований в составе инженерно-геологических изысканий (кроме геофизических). Требования к геофизической части инженерно-геологических изысканий будут рассмотрены в другом документе, который планируется разработать на базе стандарта [1].

 

(Поправка. ИУС N 12-2022).

           

 

      1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования и рекомендации к планированию и выполнению геотехнических исследований морских грунтов в составе инженерно-геологических изысканий при строительстве морских нефтегазопромысловых сооружений во внутренних морских водах, в территориальном море, в исключительной экономической зоне, на континентальном шельфе Российской Федерации, в российском секторе Каспийского моря, на участках недр, расположенных в Черном и Азовском морях.

Настоящий стандарт не распространяется на инженерно-геофизические виды исследований в составе морских инженерно-геологических изысканий. Настоящий стандарт не распространяется на инженерно-геодезические, инженерно-гидрометеорологические, инженерно-экологические изыскания и на изучение геологических опасностей.

Настоящий стандарт устанавливает общие технические требования и правила производства геотехнических работ для проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации морских нефтегазопромысловых сооружений и предназначен для применения юридическими лицами, выполняющими морские инженерные изыскания на шельфе Российской Федерации.

Настоящий стандарт распространяется:

- на определение целей, планирование и выполнение морских геотехнических исследований;

- выбор и применение изыскательского оборудования и средств;

- выполнение инженерно-геологического бурения;

- выполнение полевых испытаний грунтов ("в массиве" или in situ);

- выполнение пробоотбора;

- лабораторные исследования;

- составление отчета.

Настоящий стандарт может быть использован для изучения скальных грунтов (пород) только в случае применимости стандартного оборудования для геотехнических работ, т.е. при исследовании полускальных грунтов с низкой прочностью, слабосцементированных отложений.

Настоящий стандарт не распространяется на расчет осадки, оценку несущей способности и/или устойчивости основания.

 

(Поправка. ИУС N 12-2022).

 

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 5180 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 12071 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 12248.1 Грунты. Определение прочности методом одноплоскостного среза

ГОСТ 12248.2 Грунты. Определение характеристик прочности методом одноосного сжатия

ГОСТ 12248.3 Грунты. Определение характеристик прочности и деформируемости методом трехосного сжатия

ГОСТ 12248.4 Грунты. Определение характеристик деформируемости методом компрессионного сжатия

ГОСТ 19912 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

ГОСТ 20522 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 23740 Грунты. Методы определения содержания органических веществ

ГОСТ 25100 Грунты. Классификация

ГОСТ 25584 Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации

ГОСТ 26263 Грунты. Метод лабораторного определения теплопроводности мерзлых грунтов

ГОСТ 27753.4 Грунты тепличные. Метод определения общей засоленности

ГОСТ 30416 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

ГОСТ 34467 Грунты. Метод лабораторного определения содержания карбонатов

ГОСТ Р 27.012 (МЭК 61882:2016) Надежность в технике. Анализ опасности и работоспособности (HAZOP)

ГОСТ Р 51901.1 (МЭК 60300-3-9:1995) Менеджмент риска. Анализ риска технологических систем

ГОСТ Р 54483 (ИСО 19900:2013) Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Общие требования

ГОСТ Р 55311 Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Термины и определения

ГОСТ Р 56353 Грунты. Методы лабораторного определения динамических свойств дисперсных грунтов

ГОСТ Р 57123 (ИСО 19901-2:2004) Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Проектирование с учетом сейсмических условий

ГОСТ Р 57148 (ИСО 19901-1:2015) Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Проектирование и эксплуатация с учетом гидрометеорологических условий

ГОСТ Р 58325 Грунты. Полевое описание

ГОСТ Р 58326 Грунты. Метод лабораторного определения параметров переуплотнения

ГОСТ Р ИСО 9001 Система менеджмента качества. Требования

ГОСТ Р ИСО 22475-1 Геотехнические исследования и испытания. Методы отбора проб и измерения подземных вод. Часть 1. Технические принципы для выполнения

ГОСТ Р ИСО 22476-1-2017 Геотехнические исследования и испытания. Испытания полевые. Часть 1. Статическое и пьезостатическое зондирование электрическим зондом

СП 11-114-2004 Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений

СП 47.13330.2016 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения

СП 446.1325800.2019 Инженерно-геологические изыскания для строительства. Общие правила производства работ

СП 504.1325800.2021 Инженерные изыскания для строительства на континентальном шельфе. Общие требования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

 

      3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 12071, ГОСТ 20522, ГОСТ Р 51901.1, ГОСТ Р 54483, ГОСТ Р 55311, ГОСТ Р 57123, ГОСТ Р 57148, СП 446.1325800.2019, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 башмак опоры (spudcan): Конструкция основания опоры самоподъемной буровой установки, опирающейся на грунт.

3.2 башмак опоры с юбкой (skirted spudcan): Башмак опоры с пересекающимися стенками или конструкциями, закрепленными в нижней части основания, погружаемый в грунт для увеличения устойчивости.

3.3 выдавливание грунта (squeezing): Боковое перемещение слабого грунта под воздействием более плотного грунта.

Примечание - Выдавливание возможно между:

- основанием башмака опоры и нижележащим слоем более плотного грунта;

- между двумя более плотными грунтами.

3.4 геологическая опасность (geohazard): Геологическое явление или процесс, который может вызвать повреждение оборудования или материалов и нанести экологический ущерб, а также привести к потере человеческой жизни.

3.5 геотехнический параметр грунта [soil (geotechnical) parameter]: Измеренный, производный или характерный (геотехнический) параметр грунта.

Примечание - Термин "геотехнический" распространяется как на дисперсный грунт, так и на скальный грунт.

3.6 геотехническое оборудование (geotechnical equipment): Оборудование для выполнения полевых инвазивных исследований грунтов.

3.7 геофизические морские исследования (offshore geophysical investigation): Вид морских инженерно-геологических изысканий донной поверхности и грунтовой толщи с использованием недеструктивных методов (не приводящих к разрушению целостности грунта) с применением геофизического оборудования.

3.8

 

 

глубина моря (water depth): Вертикальное расстояние между дном моря и уровнем спокойной воды.

 

Примечания

 

1 Поскольку существует несколько вариантов уровня спокойной воды, то может быть несколько значений глубины воды. Как правило, расчетная глубина воды определяется относительно уровня наинизшего астрономического отлива или среднего уровня моря.

 

2 Глубина воды, используемая для расчета кинематики волны, как правило, изменяется от максимальной глубины воды при наивысшем астрономическом приливе плюс положительный штормовой нагон до минимальной глубины воды при наинизшем астрономическом отливе минус отрицательный штормовой нагон.

 

 

[ГОСТ Р 57148-2016, пункт 3.2]

 

3.9 грунтовая толща (seabed): Природные и техногенные отложения и образования, залегающие ниже морского дна.

3.10

 

 

грунтовое основание (foundation soil): Донные грунты в естественном состоянии или насыпные материалы, воспринимающие нагрузку от установленных морских нефтегазопромысловых сооружений.

 

[ГОСТ Р 54483-2021, пункт 3.15]

 

3.11 дренированные условия (drained condition): Условия, при которых прикладываемые напряжения и изменения напряжения поддерживаются скелетом грунта и не вызывают изменения порового давления.

3.12 заказчик (client): Сторона, участник или лицо с полной ответственностью за исследование морского грунта, включая подготовку проектной документации.

3.13 забортная модификация (оборудования): Установка, опускаемая на морское дно с борта судна или иного носителя при помощи грузоподъемного устройства.

3.14

 

 

инженерно-геологическая выработка: Горная выработка для изучения геологического разреза; отбора образцов грунтов для изучения их состава, состояния и свойств, измерения уровней и отбора проб подземных вод, а также для полевых исследований грунтов (в том числе геофизическими методами).

 

[СП 446.1325800.2019, пункт 3.2]

 

3.15

 

 

инженерно-геологическая съемка: Комплекс работ и исследований, выполняемых для изучения инженерно-геологических условий территории (в заданном масштабе и на заданную глубину), результатом которых является создание инженерно-геологических карт.

 

[СП 446.1325800.2019, пункт 3.4]

 

3.16

 

 

инженерно-геологический элемент; ИГЭ: Основная грунтовая единица при инженерно-геологической схематизации грунтового объекта, определяемая результатами статистической обработки.

 

[Адаптировано из ГОСТ 20522-2012, пункт 3.11]

 

3.17 инженерные изыскания на шельфе (marine/offshore investigation): Любой вид изысканий на шельфе или в прибрежной зоне.

Примечание - Примером таких изысканий являются: морские геотехнические исследования или геофизические исследования в составе инженерно-геологических изысканий, инженерно-экологические, инженерно-гидрометеорологические, инженерно-геодезические изыскания.

3.18 инклинометр: Устройство, позволяющее определять угол отклонения оси геотехнического или бурового оборудования от вертикальной оси.

3.19

 

 

испытание диссипационное: Испытание, при котором в процессе остановки специального зонда на заданной глубине с помощью установленного в его наконечник датчика измеряется рассеивание порового давления в прилегающем к зонду грунте.

 

[ГОСТ 19912-2012, пункт 3.5]

 

3.20 измеренная величина (measured value): Значение, измеренное в ходе испытания.

3.21 искусственно сформированный образец (reconstituted specimen): Лабораторный образец, подготовленный путем перемешивания образца грунта до указанного состояния на основе установленной процедуры.

Примечание - Для тонкозернистых грунтов образцы подготавливаются в виде грунтового (пылевато-глинистого) раствора (с влажностью на или выше предела текучести) и затем уплотняются. Для крупнозернистых грунтов образцы засыпаются либо заполняются в сухом или смоченном состоянии и затем уплотняются или прессуются.

3.22 каротаж в необсаженной скважине (open-hole logging): Каротаж на участке ствола скважины без, например, обсадных труб или бурильной трубы, позволяющий выполнять прямые измерения свойств грунта за стенками ствола скважины.

3.23 класс применимости (application class): Классификация оборудования на основе достижимого уровня погрешности или классификация образцов грунта, которые могут использоваться для определения различных свойств грунта.

Примечание - Классы применимости разработаны с целью обеспечения методических указаний по выбору оборудования, исходя из допустимой погрешности используемых результатов.

3.24 класс качества (quality class): Классификация качества образца для глин с коэффициентом переуплотнения от низкого до среднего, где качество образца основано на измеренной величине объемного расширения по результатам лабораторных испытаний на сжатие.

Примечание - Точные определения различных классов качества образцов даны в 10.5, таблица 6.

3.25 малоглубинные геофизические исследования: Исследования геофизическими методами на небольшую глубину по грунту, определяемую мощностью сжимаемой толщи и конструкцией проектируемого сооружения.

3.26

 

 

морское нефтегазопромысловое сооружение (offshore structure): Объект обустройства морского месторождения углеводородов, предназначенный для выполнения работ, связанных с освоением этого месторождения.

 

[ГОСТ Р 55311-2012, пункт 1]

 

3.27 морские исследования грунтов (marine soil investigation): Вид морских инженерно-геологических изысканий, основной целью которого является получение достоверных и репрезентативных данных для количественной и качественной характеристики состава и свойств грунтов основания морских сооружений и/или для оценки геологических опасностей, включающий инженерно-геологическое бурение, испытания грунтов в условиях естественного залегания, пробоотбор и лабораторные исследования грунтов.

Примечание - Объем работ и объем морского исследования грунта варьируют в зависимости от конкретного проекта, но обычно включают один или несколько пунктов, перечисленных в разделе 1.

3.28 нарушенная (перемешанная) проба/образец (remoulded sample/remoulded specimen): Лабораторный образец, тщательно переработанный механически при постоянной влажности.

3.29 недренированные условия (undrained condition): Условия, при которых прикладываемые напряжения и изменения напряжения поддерживаются скелетом грунта и поровыми водами без изменения объема.

3.30

 

 

номинальное значение (nominal value): Значение, присваиваемое (назначаемое) базовой переменной, определяемое на основе эксперимента или физических условий.

 

[ГОСТ Р 54483-2021, пункт 3.29]

 

3.31

 

 

нормативное значение (characteristic value): Значение, устанавливаемое нормативными документами или принятое по репрезентативному значению.

 

[ГОСТ Р 54483-2021, пункт 3.31]

 

3.32

 

 

нуль глубин (chart datum): Уровень условной поверхности, к которой приводят измеренные глубины при камеральной обработке материалов.

 

Примечание - На морях с приливами менее 50 см за данный уровень принимается средний многолетний уровень моря, на морях с приливами 50 см и более - наинизший теоретический уровень моря.

 

 

[ГОСТ Р 57148-2016, пункт 3.13]

 

3.33 оползание (sliding): Горизонтальное перемещение башмака опоры.

3.34 отпечаток (footprint): Выемка на морском дне, которая остается после демонтажа (снятия) самоподъемной установки с точки (с площадки).

3.35

 

 

отказ (failure): Событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния элементов или систем морского нефтегазопромыслового сооружения.

 

[ГОСТ Р 54483-2021, пункт 3.36]

 

3.36 образец (specimen): Часть пробы, используемая для лабораторных исследований.

3.37

 

 

образец грунта природного сложения (монолит) (undisturbed sample): Образец грунта определенной формы, в котором при отборе из массива грунта сохраняются ненарушенное сложение и влажность грунта.

 

[ГОСТ 12071-2014, пункт 3.8]

 

3.38 оспина (pockmark): Кратерообразная форма на морском дне, которая генетически может быть обусловлена выделением газа из подстилающих отложений.

3.39 остаточная прочность на сдвиг (residual shear strength): Прочность на сдвиг при больших деформациях, когда измеренное напряжение сдвига в зависимости от уровня деформации выравнивается до постоянного значения.

3.40 осадка (settlement): Вертикальное смещение сооружения за счет собственного веса и других воздействий.

3.41

 

 

образец грунта нарушенного сложения (disturbed sample): Масса грунта, в которой при отборе из массива грунта изменились природное сложение и (или) влажность грунта.

 

[ГОСТ 12071-2014, пункт 3.7]

 

3.42

 

 

опасность (hazard): Источник потенциального вреда или ситуация с потенциальной возможностью нанесения вреда.

 

[ГОСТ Р 51901.1-2002, пункт 2.2]

 

3.43

 

 

опасное событие (hazardous event): Событие, которое может причинить вред.

 

[ГОСТ Р 51901.1-2002, пункт 2.3]

 

3.44 перебуренный интервал (rat hole): Дополнительная часть (приращение глубины) скважины, пробуренная ниже проектного забоя (исследуемой зоны, слоя) для подтверждения того, что исследуемая зона полностью пройдена.

Примечание - Часть скважины меньшего диаметра позволяет оборудованию в верхней части колонны с каротажными инструментами достичь и измерить самую глубокую интересующую зону.

3.45 площадка (site): Определенный участок проведения изысканий.

3.46 подтверждение разреза (ground truthing): Процесс использования данных о грунтовой толще для характеристики геологических слоев (тел), выделенных в результате геофизических исследований.

3.47 подрядчик (contractor): Сторона, участник или лицо с ответственностью за порученный объем работ, предусмотренный проектной документацией (заданием на изыскания).

3.48

 

 

поверхность дна моря (seafloor): Поверхность контакта толщи воды и грунтового основания.

 

[ГОСТ Р 57123-2016, пункт 3.14]

 

3.49

 

 

придонный газ (shallow gas): Газ, содержащийся в грунтах и локализующийся на разных гипсометрических уровнях вблизи донной поверхности.

 

[ГОСТ Р 54483-2021, пункт 3.41]

 

3.50 проектная документация (project specification): Набор документов (включая задание на изыскания), определяющих требования к выполнению изысканий, методике и оборудованию.

3.51 проба (sample): Порция грунта или породы, отобранная ниже дна моря с использованием пробоотборника.

3.52 производное значение (derived value): Значение геотехнического параметра грунта, полученное в результате использования теории, корреляции или эмпирических зависимостей.

3.53 протыкание грунта (punch-through): Быстрое, неконтролируемое вертикальное движение опоры из-за провала грунта сквозь плотный грунт, залегающий над слабым грунтом.

3.54

 

 

размыв (scour): Перемещение грунтов морского дна от воздействия льда, волн, течений и работы движителей судов.

 

[ГОСТ Р 54483-2021, пункт 3.42]

 

3.55

 

 

расчетный грунтовый элемент; РГЭ: Основная грунтовая единица, выделяемая с учетом применяемого при проектировании грунтового объекта расчетного или экспериментального метода.

 

[ГОСТ 20522-2012, пункт 3.12]

 

3.56

 

 

расчетное значение (design value): Нормативное значение, умноженное (или поделенное) на соответствующий коэффициент надежности.

 

[ГОСТ Р 54483-2021, пункт 3.44]

 

3.57

 

риск (risk): Сочетание вероятности события и его последствий.

 

[ГОСТ Р 51901.1-2002, пункт 2.5]

 

3.58 скважинный геофизический каротаж (borehole geophysical logging): Измерение физических свойств вдоль скважины и/или грунта в околоскважинном пространстве, полученное с помощью одного или нескольких каротажных зондов, размещенных в скважине.

3.59 скважинный каротаж (in-pipe logging): Каротаж вдоль участка ствола или бурильной трубы между инструментом и стенкой скважины.

Примечание - Количество параметров, которые могут быть эффективно измерены в этих условиях, ограничено.

3.60 скважинная модификация (оборудования): Установка, опускаемая на морское дно через буровую шахту при помощи колонны труб.

3.61 сопротивление сдвигу грунта в нарушенном сложении (remoulded shear strength): Прочность на сдвиг, полученная на механически перемятом образце.

3.62 устойчивость основания (foundation stability): Способность основания обеспечивать достаточное сопротивление (выпору грунта), чтобы основание имело устойчивое состояние при подвергании воздействиям и постепенно возрастающей деформации.

3.63 характеристика (characterization): Описание, оценка и/или определение наиболее типичных показателей (свойств) на основе всех видов исследований на участке и других имеющихся данных.

3.64 целиковая проба (intact sample): Проба, которая была отобрана с целью сохранения ее естественных характеристик.

 

      4 Обозначения и сокращения

4.1 Обозначения

В настоящем стандарте использованы следующие обозначения:

a - чистый площадной коэффициент зонда (для статического зондирования);

- коэффициент консолидации (грунта);
 
- коэффициент расширения (для испытаний на уплотнение);
 
- высота контрольной точки над поверхностью морского дна;
 
- трение по боковой поверхности (удельное сопротивление грунта на муфте трения);
 

G - приведенный вес твердых частиц;

- начальный (при малых деформациях) модуль сдвига;
 
- показатель текучести (консистенция);
 
- число пластичности;
 

i - уклон, отклонение;

- коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя
;
 
- коэффициент сжимаемости;
 
- плотность частиц грунта;
 
- вертикальное эффективное напряжение в "массиве"
;
 
- удельное сопротивление грунта под конусом;
 
- скорректированное удельное сопротивление грунта под конусом с учетом порового давления;
 

s - толщина лопастей крыльчатки;

- сопротивление недренированному сдвигу (сопротивление сдвигу в недренированных условиях);
 
- сопротивление недренированному сдвигу при трехосном статическом сжатии;
 
- сопротивление недренированному сдвигу при простом статическом сдвиге;
 
- сопротивление недренированному сдвигу при статическом трехосном расширении;
 
- сопротивление сдвигу грунта при полевых испытаниях на сдвиг крыльчаткой;
 
- сопротивление сдвигу нарушенного грунта при скважинных испытаниях крыльчаткой;
 
- остаточное сопротивление грунта сдвигу при скважинных испытаниях крыльчаткой;
 
- чувствительность грунта;
 
- поровое давление, измеренное датчиком, расположенным непосредственно за конусом зонда (CPTU);
 
- скорость продольной (упругой) волны;
 
- скорость поперечной (сдвиговой) волны;
 
- скорость сдвиговой волны, распространяющейся вертикально и горизонтально поляризованной;
 
- коэффициент затухания энергии колебательных движений в материале;
 
- удельный вес грунта;
 
- удельный вес грунта во взвешенном состоянии (под водой);
 

v - коэффициент Пуассона;

- напряжение;
 
- общее вертикальное давление относительно дна моря "в массиве";
 
- вертикальное эффективное напряжение "в массиве"
;
 
- горизонтальное эффективное напряжение "в массиве";
 
- напряжение переуплотнения;
 
- приращение вертикального эффективного напряжения;
 
- эффективный угол внутреннего трения.
 

4.2 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ВСП - вертикальное сейсмическое профилирование;

ГИС - географическая информационная система;

КД - консолидированно-дренированный;

КН - консолидированно-недренированный;

КНБК - компоновка низа бурильной колонны;

ЛТС - легкие технические средства;

СК - система координат;

СМК - система управления (менеджмента) качеством;

СММП - субаквальные многолетнемерзлые породы;

СПБУ - самоподъемная буровая установка;

BHA - нижнее переходное устройство (bottom hole assembly);

CCV - постоянно консолидированный объем (consolidated constant volume);

CPT - статическое зондирование (cone penetration test);

CPTU - статическое зондирование с измерением порового давления (electrical CPT with measurement of the pore pressures around the cone);

PPDT - диссипационное испытание (pore pressure dissipation test);

DPR - ежедневный отчет о полевой активности (daily progress report);

DS - плоскостной срез (direct shear);

DSS - простой одноплоскостной сдвиг (direct simple shear);

ERP - план по чрезвычайным ситуациям (emergency response plan);

FVT - полевое испытание крыльчаткой (field vane test);

HAZID - идентификация опасностей (hazard identification);

HAZOP - исследование опасности и работоспособности (hazard and operability studies);

HSE - здоровье, безопасность и охрана окружающей среды (health, safety and environment);

HSEMS - система управления здоровьем, безопасностью и охраной окружающей среды (health, safety and environment management system);

JSA - анализ безопасности работы (job safety analysis);

LAT - наинизший теоретический уровень (lowest astronomical tide);

MSCL- многопараметровый каротаж керна (multi-sensor core logging);

MSL - средний уровень моря (mean sea level);

OCR - коэффициент переуплотнения (overconsolidation ratio);

PEP - план выполнения работ (project execution plan);

ROV - дистанционно управляемое устройство (remotely operated vehicle);

RS - кольцевой сдвиг (ring shear);

SCPT - сейсмостатическое зондирование (seismic cone penetration test);

SH - сдвиговая волна (shear wave);

SHANSEP - история приложенных напряжений и нормализованные геотехнические параметры грунтов (stress history and normalized soil engineering parameters);

SIMOPS - план выполнения одновременных (синхронных) операций (simultaneous operations);

SOW - виды и объемы работ (scope of work);

SRB - сульфатредуцирующие бактерии (sulfate-reducing bacteria);

TC - трехосное сжатие (triaxial compression);

UU - неконсолидированно-недренированный (unconsolidated-undrained);

WGS - мировая географическая система (координат) (world geographic system);

YSR - коэффициент избыточного давления (yield stress ratio).

 

      5 Цели, планирование и состав геотехнических исследований

5.1 Цели

Целью геотехнических исследований является получение необходимых и достоверных данных о грунтовой толще в ходе инженерных изысканий. Такие данные требуются для определения пригодности участка для размещения морского нефтегазопромыслового сооружения, расчета его устойчивости и осадки, а также для оценки возможных рисков.

Морские исследования грунтов геотехническими методами, как правило, направлены на определение физико-механических свойств грунтов путем сбора, обработки, интерпретации и оценки информации, полученной на основе деструктивных методов с использованием инструментов, проникающих в грунтовую толщу ниже морского дна. Заданием на изыскания могут быть также обозначены иные или специальные цели выполнения работ.

5.2 Планирование

Морские инженерно-геологические изыскания могут включать следующие виды работ в последовательности:

а) фондовые (архивные) исследования, включая оценку информации, доступной в открытых источниках, имеющихся геофизических данных, а также результаты любых предшествующих морских исследований грунтов в данном регионе;

б) малоглубинные геофизические исследования, не приводящие к нарушению грунтов;

в) геотехнические исследования грунтов, которые могут включать одну или несколько стадий для согласования с этапами проектирования (геотехнические исследования являются деструктивными и сопровождаются нарушением грунтов);

г) дополнительные комплексные исследования, которые объединяют информацию, собранную в ходе фондовых работ, малоглубинных геофизических исследований и морских геотехнических исследований.

Малоглубинные геофизические исследования, как правило, включают:

- изучение строения морского дна с использованием однолучевого или многолучевого эхолотирования;

- исследование особенностей строения морского дна и опасностей с использованием таких методов, как гидролокация бокового обзора и магнитометрия;

- изучение строения грунтовой толщи с применением сейсмоакустического и сейсмического профилирования (как правило, с использованием метода отраженных волн).

Для изучения грунтовой толщи на больших глубинах (ниже зоны ее взаимодействия с основанием проектируемого сооружения и глубже 100 м), как правило, используются сейсмические методы и оборудование (сейсмика высокого и сверхвысокого разрешения).

Примечания

1 Геофизические исследования не рассматриваются в настоящем стандарте, однако, использование результатов таких исследований важно для изысканий и построения модели грунтовой толщи.

2 Указания по применению геофизических исследований приведены в СП 504.1325800.2021, СП 11-114-2004, а также в [1], [2].

В случае выполнения сокращенного объема работ (например, из-за ограничений по времени, доступности района или ведомственных ограничений), геотехнические исследования, как правило, выполняются вслед за малоглубинными геофизическими исследованиями, с целью предварительного изучения геологического строения и подтверждения сейсмоакустических данных. Результаты малоглубинных геофизических исследований, сами по себе или как дополнение к фондовым исследованиям, обычно недостаточны для выполнения проектирования морских нефтегазопромысловых сооружений.

Малоглубинные геофизические исследования могут охватывать большой участок морского дна и позволяют выявить локальные и существенные особенности на поверхности дна и под ним:

- погребенные каналы или ледовые борозды;

- эрозионные формы;

- оползни или смещение осадков под действием гравитационных сил;

- разломы, располагающиеся близко к донной поверхности;

- газ, газовые карманы или потенциальные газовые карманы;

- специфичные особенности на морском дне (например, оспины, конкреции, скопления хемосинтезирующих организмов, кратеры грязевых вулканов, языки и потоки бурового шлама и пр.).

Морские исследования грунтов включают: каротаж, испытания грунтов "в массиве", инженерно-геологическое бурение и пробоотбор, а также полевые (судовые) и береговые (стационарные) лабораторные испытания, обработку и интерпретацию геотехнических данных и подготовку отчета. В последующих разделах настоящего стандарта даны специальные указания по выбору соответствующего оборудования и методике выполнения работ. Сроки выполнения работ определяются календарным планом и общим планированием работ. Сокращение сроков проведения геотехнических исследований может отрицательно сказываться на их достоверности и последующем проектировании, в частности, при обнаружении незапланированных находок, объектов и осложнений, которые могут потребовать выполнения дополнительных работ.

При планировании работ на проекте необходимо учитывать такие их составляющие, как стадийность работ, требования к самому морскому сооружению и уровень возможного риска.

Примечание - Примерами этапов могут быть: подготовка документов территориального планирования, документации по планировке территории и выбору площадки, этапы архитектурно-строительного проектирования, эксплуатация и реконструкция сооружений. Уровень риска, как правило, определяется вероятностью и последствиями осложнений, которые могут наступить в результате влияния геологических опасностей. При проектировании обычно учитывается явный и возможный риски.

Требования к геотехническим исследованиям для морских сооружений определяются рядом факторов, которые могут влиять на плановые виды и объемы работ, размеры участка и глубинность исследований:

- этап проектирования;

- тип проектируемого морского сооружения и его характеристики, включая габариты, глубину заложения фундамента, нагрузки, передаваемые на грунт и др.;

- соответствующие проектные характеристики объекта, такие как несущая способность, устойчивость, допустимая осадка/смещение, глубина заложения фундамента, взаимодействие грунта с сооружением, аспекты монтажа/демонтажа и т.п.;

- критичность проектных параметров и вероятная необходимость оптимизации проектных и соответствующих им значений геотехнических параметров;

- применимые методы для решения/анализа различных проектных задач;

- геологические опасности и др.

Диапазон глубин исследований может изменяться от нескольких метров (ниже поверхности дна моря) для морских трубопроводов, до глубин, как правило, менее 100 м. Однако могут также выполняться изыскания на глубину более 100 м, обычно для характеристики различных геологических опасностей.

При планировании морских геотехнических исследований, как правило, учитывают следующие факторы:

- типы проектируемых морских сооружений и характер их взаимодействия с грунтовым основанием;

- необходимость определения инженерно-геологических условий участка и соответствующих геологических опасностей;

- результаты фондовых исследований, предшествующих геофизических и геотехнических работ;

- имеющиеся данные о грунтовой толще, геологических особенностях и опасностях, включая мелкозалегающий газ;

- иные факторы, такие как гидрометеорологические условия, существующие объекты в районе работ, местоположение участка (например, удаленность, возможная политическая нестабильность, опасность для человека и окружающей среды), захороненные боеприпасы, возможность обнаружения загрязненных грунтов и др.;

- воздействие оборудования для исследований на дно моря (см. подробную информацию в 6.4);

- нормативные и правовые требования.

Исследование загрязненных грунтов может потребовать использования специального оборудования и процедур.

Неоднородность строения грунтовой толщи и рельефа дна на площадке являются важными факторами, влияющими на объемы морских исследований. Исследования, как правило, выполняются в местах, где предполагается наличие изменчивости донного рельефа и строения грунтовой толщи, если это имеет важное значение для сооружения, а также в местах с наиболее характерными условиями для всего участка. Местоположение инженерно-геологических выработок задается с целью достоверного и достаточного изучения инженерно-геологических условий участка (площади, территории).

Выбор судна, оборудования и процедур, как правило, включает следующие аспекты:

а) организационные требования, в частности:

- требования безопасности (безопасность и охрана окружающей среды) по конкретному проекту (например, возможность обнаружения придонного газа);

- местные гидрометеорологические условия;

- работоспособность оборудования по достижению проектной глубины;

б) требования к качеству, в частности:

- точность определения глубины моря и разрешающая способность при контроле глубины ниже дна моря;

- отклонение фактического местоположения от планового положения;

- требования к пробоотбору (например, необходимо ли использование тонкостенных поршневых пробоотборников, снабженных башмаком с острыми режущими краями);

- применимость и потребность видов испытаний, которые предполагается выполнять в данных грунтовых условиях;

- необходимость выполнения скважинного каротажа;

- точность определения глубины моря;

- наличие уклона или неровностей морского дна, при размещении оборудования и их влияния, например, на контроль глубин.

Планирование и объем работ могут быть изменены в ходе морских исследований грунтов после предварительных анализа и оценки результатов полевых работ после того, как только они станут доступны. Такие изменения могут быть предложены подрядчиком работ и согласованы с заказчиком.

5.3 Объем работ

5.3.1 Ответственность и обоснование видов и объемов работ

Размеры участка изысканий, глубинность и детальность морских исследований определяются в задании на изыскания. Виды и объемы работ, а также очередность их выполнения указывают в программе изысканий, разрабатываемой подрядчиком и согласовываемой с заказчиком в соответствии с СП 47.13330.2016.

При подготовке и планировании изысканий следует проанализировать возможность осуществления работ, которые могут быть не завершены или не выполнены в заданные сроки, для того чтобы предусмотреть вариант соответствующих действий.

Примечание - В проекте может использоваться несколько заданий (по разным видам работ).

При выполнении работ, в частности, организации морских операций, необходимо определить ответственность сторон за получение различных разрешительных документов, оформление допусков, выполнение согласований, действий по снижению последствий воздействия и прочих мероприятий, в соответствии с требованиями местного и/или федерального законодательства. Как правило, ответственность сторон определяется условиями договора. К таким вопросам при инженерных изысканиях на шельфе обычно относятся (но не ограничиваются):

- соблюдение требований к судовождению (например, по минимальной безопасной дистанции от существующих объектов в районе работ);

- требования к выполнению работ в зависимости от глубины моря, уклона и неровности морского дна;

- операции при риске встретить на участке работ придонный газ, неразорвавшиеся боеприпасы, загрязненный грунт и другие опасности;

- получение допусков и разрешений для выполнения работ на участке, включая вывоз и доставку образцов проб и керна.

Если заказчик обладает информацией, которая позволяет организовывать работу на объекте или содержит данные о гидрометеорологических, геологических или иных природных условиях в районе работ, то она должна быть доступна и для подрядчика (см. СП 47.13330.2016).

Задание на изыскания должно содержать четкие и достижимые цели морских геотехнических исследований. Сроки изысканий должны быть объективно достаточными для выполнения работ в указанных условиях и районе (см. СП 446.1325800.2019).

В задании на изыскания, если применимо, должна содержаться информация о планируемом типе основания морского сооружения, его технических характеристиках и критических параметрах (конструктивные и иные характеристики и их значения, превышение которых может оказаться критическим, привести к нарушению, выходу из строя морского сооружения или его частей, которые обычно определяются проектировщиком).

Задание на изыскания не может содержать требования к видам и объемам инженерных (в том числе геотехнических) изысканий, но должно включать информацию и требования, необходимые и достаточные:

а) для определения видов и объемов каротажа, бурения, пробоотбора и испытаний, состоящих:

- из типа, количества, местоположения и глубины испытания грунтов в массиве (см. раздел 8);

- типа, количества, распределения, местоположения и глубины пробоотбора (см. раздел 9);

- типа и количества морских (судовых) и береговых (стационарных) лабораторных испытаний (см. раздел 10),

б) для выбора соответствующего судна или иного носителя, оборудования и технологий (см. разделы 5-10);

в) для набора получаемых свойств и параметров;

г) для состава и содержания отчета, включая форму представления результатов работ и интерпретации любых сопутствующих данных (см. раздел 11).

Виды и объемы работ определяются, с одной стороны, требованиями задания (детальность, размеры, глубинность исследований, особенности сооружения и пр.) и нормативных документов (своды правил, ГОСТы, документы технического регулирования), с другой - конкретными природными (в частности, инженерно-геологическими) условиями на участке изысканий. Виды и объемы инженерно-геологических изысканий на континентальном шельфе определяются СП 11-114-2004 и СП 504.1325800.2021 и могут быть использованы для выполнения изысканий для других частей и районов морей.

5.3.2 Стандартные и определенные проектом классы точности

В следующих пунктах настоящего стандарта (6.2.3, 6.3, 7.5, 8.3.3, 8.5.3, 8.7.3, 9.5) приведена информация по требованиям, которые должны быть определены в задании на изыскания, которые, в частности, указывают стандартные классы точности. Классы точности должны соответствовать целям морских геотехнических исследований.

Стандартные классы точности и методы - это применяемые на практике классы и методы, если иные не определены в задании (см. 6.2.3); они включают:

а) погрешность измерения глубины (см. 6.2.3); стандартным является класс Z4, за исключением пробоотбора, выполняемого без жесткой привязки оборудования к поверхности морского дна, где стандартным классом применения является класс Z5 (см. 9.5 и Б.1.2.3);

б) требования к погрешности при испытаниях "в массиве":

- для CPT/CPTU; см. 8.3.3.1; стандартным является класс Z3;

- испытания скважинной крыльчаткой (см. 8.7.3); стандартным является класс Z2.

При оценке требуемой погрешности необходимо четко указать параметр: расхождение между двумя точками измерений (глубины) или погрешность измерения в одной точке (при разных измерениях), и указать допустимый уровень количественного разброса измерений. При измерении глубины погрешность определения вертикального расстояния между двумя точками может быть более важной, чем погрешность определения глубины в каждой точки. Также по проекту или условиям задания более достоверное определение мощности слоя грунта может быть более важным, чем измерение глубины залегания его кровли или подошвы. Следует учитывать, что глубина и мощность грунтового тела могут изменяться в пределах площадки, поэтому определение глубины его положения в некотором месте с высокой точностью может быть ненужным, если изменчивость по глубине между различными точками наблюдений существенно выше или неизвестна.

Если в задании не указаны какие-либо требования к точности или стандартные классы согласно настоящему стандарту, то используется практика подрядчика, которая описывается в программе работ.

5.4 Требования в области охраны здоровья, промышленной безопасности окружающей среды для проведения морских операций

Исследование морских грунтов должно соответствовать требованиям местного и/или федерального законодательства и требованиям проекта. Морские операции следует проводить согласно плану по безопасности (HSE). Соответствующий план HSE может быть частью проектной документации проекта, см. А.2.

На судне должна действовать система менеджмента охраны здоровья, промышленной безопасности и охраны окружающей среды (HSEMS). Судовая система HSEMS должна соответствовать требованиям международных кодексов и конвенциям [3]-[6], когда это применимо.

Участники работ должны знать процедуры по промышленной безопасности, необходимые для безопасного выполнения задач, в которых они участвуют (анализ безопасности работ - JSA), если применимо; а также общие правила безопасности на борту судна. Операторы исследовательского оборудования должны пройти надлежащее обучение и иметь опыт использования оборудования. Соответствующие лица должны знать требования к отчетности по происшествиям в области охраны здоровья, промышленной безопасности окружающей среды (HSE). Все происшествия и несчастные случаи должны быть зафиксированы соответствующим образом.

Особое внимание следует уделять "специально мобилизованным" судам в отличие от судов специального назначения для исследований морского грунта. Необходимо иметь гарантии, что все временно мобилизованное оборудование установлено и эксплуатируется безопасно, что взаимодействие между постоянным экипажем судна, члены которого могут быть незнакомы с операциями по исследованию морского грунта, и временными членами экипажа (например, навигаторы, представитель(и) заказчика и любые другие члены специальных групп) осуществляется надлежащим образом.

В плане по безопасности (HSE) по проекту должны быть предусмотрены действия при потенциальном опасном воздействии исследовательского оборудования на морскую среду (например, при изливе/разливе бурового раствора, повышенных акустических шумах).

5.5 Прочие требования

5.5.1 Операционные требования

При выборе судна и оборудования для проекта необходимо учитывать природные условия на участке планируемых работ, в частности: глубину моря, уклон морского дна, гидрометеорологические условия, возможность геологических опасностей (например, мелкозалегающие газ и газовые гидраты, мерзлые породы и другие осложняющие факторы), а также предполагаемые виды исследований. Ответственность за подготовку и учет таких факторов может быть определена условиями договора. За основу при определении пригодности судна (его размер, класс и пр.) принимается безопасность морских операций и персонала в ходе выполнения работ.

Оборудование, используемое в ходе исследования морского грунта, должно сопровождаться технической документацией, состоящей из рабочих инструкций, а также процедур по его обслуживанию. Когда исследовательское оборудование или устройства могут критично взаимодействовать или влиять друг на друга, такое воздействие необходимо учитывать при организации работ.

Требования к позиционированию судна, а также позиционированию оборудования (например, забортного), должны быть определены заданием на изыскания. Дополнительные методические указания приведены в 6.3.

5.5.2 Требования к качеству

Для подготовки и планирования геотехнических работ должны привлекаться опытные и квалифицированные специалисты, имеющие практический опыт в выполнении соответствующих морских инженерно-геологических изысканий.

Заказчик должен применять соответствующую систему управления качеством на проекте, а также постоянно осуществлять контроль качества, используя компетентных специалистов, наделенных достаточными полномочиями на всех этапах исследований. Подрядчик должен иметь и использовать в работе сертифицированную СМК, соответствующую ГОСТ Р ИСО 9001.

План управления качеством по проекту (QP) должен быть включен в общую программу работ (план выполнения проекта - PEP) (см. А.2). В нем должны быть определены организационные обязанности, ответственность, выполняемые процедуры, а также даны ссылки на применимые инструкции и правила с тем, чтобы обеспечить исполнение программы исследований в полном объеме.

5.5.3 Специальные требования к исследованию нетипичных грунтов

Требования и рекомендации настоящего стандарта разработаны для использования при работе с обычными грунтами, т.е. силикатными песками и глинами терригенного происхождения, обладающими достаточно понятными общими свойствами, и в отношении которых имеется обширная практика проведения морских исследований. При выполнении морских инженерно-геологических изысканий в новых и ранее недоступных районах, или в районах, где предполагается наличие нетипичных грунтов, может потребоваться специальное обращение или операции. К таковым можно отнести, например:

- терригенные отложения повышенной категории по буримости (моренные суглинки, мерзлый грунт и др.);

- специфические терригенные отложения (вулканический пепел и пылеватые грунты, глауконитовые, слюдистые отложения и др.);

- нетерригенные отложения [например, карбонатные отложения (см. примечание ниже), карбонатизированные грунты, кремнистые опоки и др.].

Применяемые оборудование, методы и процедуры также могут требовать соответствующей адаптации для исследования подобных грунтов и их характерных свойств, так как они могут создать определенные трудности для достоверной оценки инженерно-геологических условий и геологических опасностей. В таблице А.5 даны примеры подобных грунтов со специфическими свойствами, которые могут потребовать особого внимания при изысканиях.

Примечание - Карбонатные отложения служат примером, как необходимо корректировать методику исследований в конкретном типе грунтов: такие скальные грунты могут иметь разную степень сцементированности (от слабосцементированных до сильно сцементированных). В частности, пески могут содержать более 15%-20% карбонатного материала. Поэтому при планировании морских изысканий важно использовать достаточную гибкость, определяя объемы и виды работ, и иметь возможность перераспределять их между собой [например, между инженерно-геологическим (геотехническим) бурением, пробоотбором и испытаниями "в массиве"] в зависимости от того, что окажется более пригодно и достоверно в реальных условиях. Для таких грунтов следует предусмотреть специальную программу, как для полевых, так и для лабораторных работ, и иметь резервный объем исследований.

Общие рекомендации по исследованию нетипичных грунтов приведены в А.3.

      6 Применяемое оборудование

6.1 Модификации используемого оборудования

6.1.1 Общие положения

Оборудование для морских геотехнических исследований может применяться (разворачиваться) различными способами. Выбранный метод может определяться необходимыми требованиями к качеству и глубинности исследований. Заказчик должен понимать, что выбранное оборудование и способ его применения пригодны для получения геотехнических данных необходимого качества и соответствуют целям работ.

6.1.2 Забортная модификация (без использования бурения)

Такой режим (модификация) подразумевает способы, при которых инструмент для морских исследований или отбора керна опускается на дно моря и потом внедряется в грунтовую толщу за одинарный проход (рейс) до "отказа оборудования" или до заранее определенной глубины. Диапазон такого проникновения может составлять от 0,5 до 25 м ниже дна, в зависимости от типа оборудования и инженерно-геологических условий участка (состава грунтовой толщи). Для пенетрации и отбора керна на глубину более 25 м следует использовать специальное оборудование. Такая глубина проникновения возможна в толще, сложенной слабыми и текучими грунтами.

Для данного способа используется широкий набор геотехнического оборудования. Наиболее современные и технически сложные образцы сначала опускаются и устанавливаются на дно моря до начала пенетрации и проведения испытаний. Самые простые устройства просто опускаются (например, роняются под воздействием гравитационной силы), до столкновения с поверхностью морского дна, что позволяет им внедряться в грунт "до отказа" за счет собственного веса; после этого грунтонос извлекается из грунтовой толщи и поднимается на палубу.

Качество получаемых данных таким способом может изменяться в зависимости от уровня сложности оборудования. Более современные установки, применяемые в забортном режиме и устанавливаемые на дно, позволяют отбирать образцы высокого качества или выполнять испытания "в массиве". С другой стороны, более простые устройства, не имеющие компенсации вертикальных перемещений, при управлении ими набортной лебедкой, например, гравитационные пробоотборники, поршневые трубки типа Кулленберга и вибропробоотборники могут обладать ограниченными возможностями получения высококачественных образцов (но они менее требовательны к судовому и грузоподъемному оборудованию, мобильнее и проще в эксплуатации).

Общим недостатком данной (забортной) модификации является ее неспособность обеспечить необходимую проектную глубину проникновения; например, когда грунтовая толща сложена переслаивающимися отложениями, при этом верхние отложения могут быть более плотными и прочными, чем их подстилающие.

Несмотря на это, такое оборудование широко используется для получения геотехнических данных в благоприятных инженерно-геологических условиях, поскольку оно недорогое, производительное и его можно использовать на различных судах (не только специализированных).

6.1.3 Скважинная модификация

6.1.3.1 Общие положения

В скважинном режиме каротажное, пробоотборное и испытательное оборудование внедряются в грунтовую толщу, продвигаясь от поверхности морского дна вниз от забоя (скважины) посредством вращательного бурения.

Операции в режиме бурения могут выполняться либо с поверхности моря (например, с судна), или альтернативным способом с использованием дистанционно управляемой буровой установки, устанавливаемой на дно моря (донное бурение).

Геотехническое оборудование опускается на забой скважины при помощи различных технологий и устройств, включая шлангокабель, посредством свободного падения и/или посредством перемещения и извлечения самой бурильной колонны. Специальный инструмент, после достижения забоя, забуривается электрическими, гидравлическими или механическими средствами на максимальную длину хода штанг/труб до проектной глубины или до предельной физической способности системы.

После окончания испытаний или выполнения отбора керна на определенной глубине инструмент либо извлекается на поверхность с колонной или без нее (бурение с судна), или временно остается в донной буровой установке (донное бурение). Скважина далее углубляется/разбуривается до следующего интервала проведения испытаний "в массиве" или отбора керна/проб. Таким образом, осуществляется "опережающее" опробование и тестирование грунтовой толщи, при котором эти операции выполняются в еще не разбуренной, целиковой части грунтовой толщи.

Дополнительные рекомендации по вращательному бурению даны в разделе 7.

6.1.3.2 Инженерно-геологическое бурение с поверхности моря или над ним

Такое инженерно-геологическое бурение может выполняться:

а) с судна, оснащенного якорной системой стабилизации или системой динамического позиционирования, например, специализированного бурового судна, баржи или аналогичного носителя,

б) с опирающейся на морское дно платформы, например, самоподъемной буровой установки, или стационарного морского сооружения.

Судовая буровая установка испытывает воздействие природных факторов (качка, волнение). Вертикальная стабильность бурильной колонны при работе с судна может управляться или контролироваться посредством:

- донной рамы/плиты с системой "жесткого крепления" для компенсации вертикальной качки,

- компенсатора вертикальных перемещений, установленного на буровом судне (ином плавучем носителе), который компенсирует вертикальную качку.

Менее сложные (продвинутые) судовые буровые установки не имеют компенсаторов вертикальной качки. Дополнительная информация о стабильности бурильной колонны и точности измерения глубины скважины дана в Б.1.

6.1.3.3 Донное бурение

Забортные установки бурения либо опускаются на поверхность морского дна и обеспечиваются управлением и снабжением посредством шлангокабеля, либо с использованием лебедки с постоянным натяжением для предохранения буровой установки от движений судна. Все операции затем выполняются с помощью дистанционного управления.

Устойчивость буровых систем на морском дне в значительной степени зависит от характеристик основания, поддерживающего установку. Сложные буровые установки могут снабжаться системами, обеспечивающими способность самовыравнивания установки, а также осуществлять мониторинг ее вертикальных перемещений относительно дна моря для повышения точности измерений глубины скважины. Менее сложные донные установки могут не иметь приспособлений для контролируемого спуска на дно и стабилизации на нем, что может вызывать неконтролируемое переуглубление основания установки в грунт при спуске, увеличивает вероятность ее крена и неточную оценку фактической глубины скважины.

Воздействие спускаемого оборудования на морское дно может привести к его нарушению и изменению естественных характеристик природных свойств грунтов верхней части разреза. Данный фактор дополнительно рассматривается в Б.2.

6.2 Точность измерений глубины

6.2.1 Общие положения

Точность вертикальных измерений (глубины) является очень важным параметром при выполнении геотехнических исследований. Точное измерение глубины вдоль скважины помогает обеспечить, например:

- достоверное определение изменчивости границ грунтовой толщи;

- корректное применение соответствующего природного напряжения и порового давления в грунте для оценки свойств "в массиве";

- возможность точной корреляции результатов, полученных по образцам и данным полевых испытаний ("в массиве");

- определение соответствующих эффективных напряжений, используемых при разработке последующей программы лабораторных испытаний.

6.2.2 Факторы, влияющие на точность вертикальных измерений в скважине

Точка измерения может быть определена на любой конкретной глубине ниже поверхности морского дна, на которой осуществляется определение физико-механических свойств грунтов. Точность измерения глубины в такой точке может изменяться в зависимости от модификации использованного геотехнического оборудования (забортная или судовая установка); вертикальной устойчивости оборудования в ходе пенетрации и испытаний/опробования; точности, с которой могут быть выполнены вертикальные измерения; а также точности, с которой может быть определено расстояние между точкой снятия показаний и основанием оборудования для исследований (зонда, грунтоноса и пр.). Например, достижимая погрешность при определении глубины при использовании судовой буровой установки может зависеть от характера гидрометеорологических воздействий на поверхности моря, соответствующей качки судна, глубины моря, характеристик системы компенсации вертикальной качки судна и возможности стабилизации установки на морском дне в процессе бурения или зондирования. В отличие от этого точность измерения глубины, достигаемая при использовании забортной системы, устанавливаемой на морском дне, может определяться способностями системы мониторинга, используемой для оценки уровня и стабильности такой донной установки относительно поверхности морского дна, а также измерения длины хода бурильной колонны или пенетрационных штанг в скважине.

Точность измерения глубины может также зависеть от характеристик грунтоноса и самого процесса выполнения пробоотбора. Например, при неполном выходе керна (когда длина рейса не соответствует длине керна) местоположение полученного образца грунта часто основывается на оценке инженера-геолога, отбирающего пробы. Это может добавить неопределенность для оценки фактической глубины, с которой образец был взят.

Дополнительная информация о точности измерений вертикальной глубины приведена в Б.1.

6.2.3 Определение классов точности измерения глубины

В задание на изыскания следует включать требования к классу точности измерения глубины при выполнении геотехнических исследований в зависимости от предназначения получаемых данных, с учетом реальных возможностей рассматриваемого оборудования. Различные степени точности определения глубины могут указываться для испытаний "в массиве" и для пробоотбора.

Документация, подтверждающая достижимость целей проекта предлагаемым исследовательским оборудованием и используемым классом точности, должна быть предоставлена подрядчиком. Если предполагается, что точность измерения глубины будет меняться в зависимости от глубины моря и/или глубины скважины, разные классы точности должны быть применены для таких условий и участков.

Классы точности измерения глубины представлены в таблице 1. Информация по факторам, влияющим на точность для различных типов оборудования, а также основные параметры для учета при вычислениях содержатся в Б.1.

Таблица 1 - Классы точности измерения глубины относительно поверхности морского дна

 

 

 

Класс точности

Допустимая погрешность измерения, м

Z1

0,1

Z2

0,5

Z3

1,0

Z4

2,0

Z5

Более 2,0

Если требование к точности измерения глубины не определено заданием на изыскания, то следует использовать стандартный класс "по умолчанию" Z4, за исключением опробования, осуществляемого без жесткой привязки к донной поверхности, для которого стандартным классом будет Z5 (см. 9.5 и Б.1.2.3).

6.3 Требования к навигационно-геодезическому обеспечению

Требования точности определения планового местоположения судна и оборудования, а также непосредственно устья инженерно-геологической выработки (с учетом допустимых отклонений) должны быть указаны в задании на изыскания (как это также указано в 5.5.1).

Точность, с которой на поверхности морского дна определяется положение устья скважины и/или оборудования, является важным параметром в массиве геотехнических данных, так как:

- текущие точки исследований/инженерно-геологические выработки и данные сопоставляются с предыдущими и прогнозируемыми и влияют на проектируемое сооружение;

- позволяет избежать или обойти выявленные места опасностей на морском дне, включая уже существующие объекты, естественные препятствия, участки с крутыми уклонами, зоны с проявлениями придонного газа и другими осложнениями.

Должны быть указаны: геодезическая система и ее параметры, система высот (глубин); при необходимости пересчета геодезических или батиметрических данных в другие системы следует указать параметры пересчета или ссылку на источник таких данных. Перед началом исследований должны быть выполнены калибровки используемого навигационно-геодезического оборудования и измерения глубин с целью определения соответствующих поправок.

Допустимая погрешность при выполнении навигационно-геодезических и гидрографических измерений может определяться:

- типом проектируемого сооружения;

- типом, разрешающей способностью и доступностью навигационно-геодезического оборудования для проекта;

- близостью уже существующих объектов (включая погрешности определения их местоположения);

- изученностью морфологии морского дна: глубиной моря, уклонами поверхности морского дна, природными особенностями и осложнениями на дне.

Дополнительные указания по требованиям к навигационно-геодезическому обеспечению содержатся в СП 504.1325800.2021, СП 11-114-2004 и международных нормативах [7], [8].

6.4 Воздействие оборудования на морское дно

Современное геотехническое оборудование может воздействовать на грунтовую толщу до момента начала получения информации.

Воздействие таких опускаемых на дно устройств может приводить к нарушению и созданию избыточного давления на верхнюю часть грунтовой толщи, которое может оказаться губительным для качества и достоверности получаемых данных. Предполагаемое взаимодействие геотехнического оборудования и придонных отложений должно быть выяснено до начала исследований.

Также крутизна, уклон поверхности морского дна может существенно затруднить работу используемого оборудования. Подробная информация о морфологии морского дна обычно используется для оценки возможности использования оборудования для исследований и возможности им безопасно оперировать в полевых условиях.

Дополнительные указания относительно воздействия и нарушения естественного сложения грунтов верхней части, а также использования оборудования при значительных уклонах рельефа даны в Б.2.2 и Б.3 соответственно.

 

      7 Инженерно-геологическое бурение и каротаж

7.1 Общие положения

Инженерно-геологическое бурение может выполняться либо с поверхности моря (бурение с судна) или альтернативным образом, с использованием дистанционно управляемой донной буровой установки (донное бурение). Различные варианты использования оборудования определены в 6.1.

В обоих вариантах выполнения бурения, указанных выше, забой скважины продвигается вперед за счет комбинированного воздействия вращающейся режущей части колонны (породоразрушающий инструмент) на материал на забое и движения бурового раствора, который вымывает образующийся шлам и выносит его во взвешенном состоянии наверх по затрубному пространству между бурильной колонной и стенками скважины (или внутри обсадной колонны).

Определенное нарушение грунта впереди породоразрушающего инструмента является неизбежным и может оказывать измеряемое влияние на качество данных. Избыточная или меняющаяся нагрузка на долото увеличивает нарушенность грунта, поскольку оно воздействует на природный материал на забое. Избыточное давление буровой жидкости может привести также к размягчению или эрозии природного грунта на забое. Нарушенность грунта часто можно оценить при анализе и сопоставлении результатов изысканий по данным пробоотбора и испытаний "в массиве". Величина нарушенности естественного состояния грунта на забое, а также величина такого влияния будет выше в слабых грунтах. Для плотных глинистых отложений (полутвердые и выше) такое воздействие может быть несущественным. В морских водонасыщенных песках создаваемое избыточное поровое давление на забое быстро (мгновенно) исчезает, рассеивается после снятия нагрузки.

Для морских геотехнических работ вертикальная стабильность бурильной колонны или колонны зондировочных штанг при проходке инженерно-геологической выработки является критичной для получения достоверных и качественных данных. Изменяющаяся нагрузка на забое под долотом или зондом, а также соответствующие таким изменениям смещения при пробоотборе и испытаниях грунта в массиве, могут негативно повлиять на результат. Стабилизация колонны существенно зависит от типа оборудования, применяемой модификации, способа применения буровой установки. Дополнительная информация дана в 6.1.

Качественное выполнение буровых операций является важным фактором, влияющим на достаточность и достоверность морских геотехнических исследований. В разделе 7 и приложении В даны общие рекомендации по выбору подходящего бурового оборудования и процедуры проведения работ, основывающихся на проектных требованиях, а также целях, поставленных перед бурением.

7.2 Проектные требования к бурению

Как правило, на выбор бурового оборудования для морских геотехнических исследований влияет перечень основных требований к данному виду работ, определенных условиями проекта, который может определяться следующими факторами:

а) предполагаемыми инженерно-геологическими условиями участка, возможными опасностями для глубокого бурения, например, наличием придонного газа, слабых или неоднородных грунтов, многолетнемерзлыми породами и др.;

б) необходимой глубинностью изучения разреза, в том числе посредством геотехнических исследований, а также основными целями таких работ, т.е.:

1) получением параметров и свойств грунтов "в массиве", в естественном сложении и/или

2) отбором керна с целью исследований грунтов в лабораторных условиях;

в) морфологией и характеристиками донной поверхности на участке (глубина моря, его неоднородность и уклон);

г) гидрометеорологическими условиями (течения, колебания уровня, температурный режим);

д) природным воздействием на донную поверхность и водную толщу (дрейфующий лед, айсберги, стамухи и пр.);

е) техногенным воздействием и факторами (существующие конструкции, захороненные объекты, движение судов, наличие зон с особым режимом и пр.);

ж) допустимой погрешностью (точностью) измерений глубины относительно дна (см. 6.2);

и) вопросами техники безопасности и охраны окружающей среды, например, требованиями и ограничениями по выбросам в окружающую среду, использованием бурового раствора и т.п.;

к) вопросами логистики, например, условиями доставки персонала, оборудования и снабжения, сроками выполнения работ и пр.

7.3 Задачи инженерно-геологического бурения, выбор оборудования и процедур

Бурение при выполнении морских инженерно-геологических изысканий, как правило, направлено на решение следующих задач (одной или нескольких):

- получение достоверных и достаточных данных о грунтовой толще, при отборе минимально нарушенного керна и проб, для возможности использования результатов изысканий и определения необходимых физико-механических свойств и параметров для проектирования;

- обеспечение непрерывности ряда данных, получаемых вдоль скважины (при допустимости ухудшения качества данных за счет увеличения частоты их регистрации, например, при изучении грунтового разреза, представленного телами и слоями, для которых требуется более частая, насколько это возможно, регистрация или получение данных);

- максимальное увеличение скорости проходки скважины (глубинности исследований) при достаточном качестве и непрерывности получаемых данных, а также при достижении проектной глубины и требуемом охвате по площади; если, например, проект имеет ограничения по времени или бюджету и необходимо определить кровлю несущего слоя или пробурить пилотную скважину;

- минимизация риска инцидентов с придонным газом. При быстром извлечении инструмента, извлекаемом на кабель-тросе из грунтовой толщи, возможен выброс придонного газа (свабирующий эффект). Для этого также может потребоваться пробурить пилотную скважину и определить наличие в разрезе скопления придонного газа, что позволит устранить соответствующие риски в том числе, при последующем поисково-разведочном или эксплуатационном бурении.

Выбор бурового оборудования и буровых процедур должен основываться исходя из задач бурения, с учетом предполагаемых инженерно-геологических условий. Для определения технологии пробоотбора при бурении могут быть использованы требования СП 504.1325800.2021, СП 11-114-2004 и настоящего стандарта.

Дополнительные указания по выбору бурового оборудования и процедур даны в приложении В.

7.4 План проведения геотехнических операций

Специальный план/процедура выполнения буровых операций (см. В.3) или программа работ по проекту (см. А.2) должны детально описывать процесс бурения, последовательность различных операций в ходе его выполнения, порядок действий и мероприятий при нештатных ситуациях, от выхода и постановки на точку бурения до полного завершения каждой инженерно-геологической выработки, включая процедуры отбора керна и проб из него, скважинных испытаний и каротажа.

План выполнения буровых/геотехнических операций составляется отдельным документом, если содержит большой объем информации, описывает много возможных ситуаций и в работе применяется разнообразное и/или нестандартное оборудование; и такая информация не может быть в достаточном объеме отражена в программе работ.

Такие план или процедура(ы) направлены:

а) на подтверждение гарантии того, что в ходе подготовки и мобилизации к полевым работам:

- имеется вся необходимая информация;

- предлагаемые технологии и оборудование обеспечивают достижение всех проектных задач;

- на стадии подготовки было уделено должное внимание потенциальным опасностям для бурения;

- составлены планы/процедуры работ в аварийных/нештатных ситуациях;

б) на обеспечение контроля за выполнением буровых/геотехнических и сопутствующих операций на этапе полевых работ.

Степень детализации и уровень проработки плана/процедуры зависит от сложности инженерно-геологических условий, характера решаемых задач, применяемых технологий и оборудования, в том числе от необходимости использования нового или усовершенствованного оборудования.

При выполнении морских инженерно-геологических изысканий возможны осложнения из-за различных геологических/природных опасностей, например, в районах распространения СММП, придонного газа, литодинамических процессов и др.

Для таких районов необходимо подготовить специальные план или процедуру с описанием действий в случае воздействия или осложнения подобными геологическими/природными факторами. Например, в случае бурения в районах распространения скоплений придонного газа или мерзлых грунтов, такими планом или процедурой должно быть предусмотрено бурение пилотной скважины перед выполнением геотехнических работ.

Дополнительные указания по составу плана выполнения буровых/геотехнических работ и по оценке риска в связи с геологическими опасностями даны в приложении В.

7.5 Регистрация параметров бурения

В процессе инженерно-геологического бурения необходимо проводить регистрацию эксплуатационных и технических параметров системы либо вручную (соответствующие записи ведет бурильщик или буровой мастер), либо производить автоматическую электронную запись параметров. Чем выше требования к разрешающей способности и точности измерений по глубине, тем более востребована автоматическая регистрация, т.к. бурильщик/буровой мастер может не успевать ее производить. Обычно, при требуемой точности определения глубины выше 1 м (класс Z3, таблица 1), предпочтительным является электронная запись характеристик.

В зависимости от требований проектной документации и согласованного метода регистрации (ручной или электронный), набор параметров может включать:

- время, дд/мм/гггг чч: мин мин: сс;

- пенетрацию/шаг бурения (длина рейса), м;

- скорость проходки, м/мин;

- давление бурового раствора на выходе из насоса, кПа;

- скорость циркуляции бурового раствора (при замкнутой системе), л/мин;

- расход бурового раствора, л/мин;

- крутящий момент на долоте/породоразрушающем инструменте, Н·м;

- скорость вращения долота, оборотов в минуту;

- осевую нагрузку, кН.

Точная регистрация указанных параметров может предоставить важную информацию о геологическом разрезе, используемую в ходе интерпретации получаемых данных. При отсутствии или потере керна зафиксированные параметры бурения могут оказаться единственной информацией (хоть и косвенной) о строении грунтовой толщи.

7.6 Геофизический каротаж

В зависимости от целей, проектом могут быть предусмотрены геофизические исследования в скважинах. Как правило, такие методы позволяют получить дополнительную информацию о геофизических полях, границах или свойствах, которые могут быть прокоррелированы с геологическим строением и свойствами выделяемых слоев грунтовой толщи.

Такие виды работ не являются стандартными при выполнении морских инженерно-геологических изысканий, так как не могут быть всегда однозначно проинтерпретированы. Могут применяться различные технологии и способы, использующие различные физические поля, при этом применение оборудования возможно либо в необсаженной скважине (открытый ствол), либо внутри обсадки. В условиях морского бурения в первом случае возникают трудности и неопределенности из-за неустойчивости стенок скважины, во втором случае - из-за влияния обсадных труб. В настоящем стандарте такой вид исследований подробно не рассматривается (см. дополнительную информацию в [1]).

Дополнительные указания см. в приложении В.

 

      8 Испытания грунтов "в массиве"

8.1 Общие положения

Результаты испытания грунтов "в массиве" зависят от способа проведения тестирования, каким образом зонд опускается на грунт и происходит ли при этом нарушение последнего до начала пенетрации. Как указано в разделе 6, испытания могут выполняться двумя альтернативными способами:

а) модификация без бурения (забортная или с палубы судна/платформы), когда установка для испытаний опускается на морское дно и далее производится пенетрация колонны до отказа или до заданной глубины, или

б) скважинная модификация с бурением (бурение с судна или донное бурение), когда колонна для испытаний спускается на забой пробуренной скважины и далее выполняется пенетрация зонда и испытание.

Рекомендации и требования, содержащиеся в разделе 6, следует учитывать при планировании и выполнении испытаний грунта "в массиве". Для проведения испытаний в скважине следует также учитывать положения раздела 7.

Метрологическое сопровождение и контроль испытаний необходимо осуществлять в соответствии с ГОСТ 19912, ГОСТ Р ИСО 22476-1 или положениями [9].

8.2 Общие требования к ведению документации при испытании грунтов "в массиве"

Для каждого испытания/теста следующая информация должна (текст выделен подчеркиванием) или может (текст не выделен подчеркиванием) регистрироваться и записываться в дополнение к результатам:

а) общая и географическая информация, включая:

- географическое положение (море, район);

- наименование объекта;

- наименование/номер скважины или испытания;

- координаты, включая систему (например, СК 42 или WGS 84);

- глубина моря, с указанием системы высот (например, Балтийская система высот - БС);

- судно или иной носитель;

- оператор и бурильщик, выполнявшие работы;

б) информация об оборудовании (если применимо):

- наименование оборудования;

- модификация/способ применения;

- способ прохождения скважины (с бурением или без бурения);

- использование бурового раствора;

в) информация об испытании (если применимо):

- вид испытаний/теста;

- количество испытаний/штанг;

- текущая глубина выработки;

- параметры инструмента (геометрические размеры/производительность);

- уникальный/собственный номер зонда/инструмента.

Также должны быть указаны любые отклонения от требований настоящего стандарта, задания на изыскания, программы работ или иных документов и процедур по выполнению тестирований, предусмотренных проектом, если таковые выявляются, включая:

- процедуру испытаний;

- износ или повреждение инструмента;

- поправки к глубине относительно дна моря;

- изменения, выявленные в процессе бурения, проходки скважины;

- нарушения и отклонения, связанные с постановкой забортной установки на дно/опусканием на дно снаряда для испытаний;

- отклонение фактические местоположения точки зондирования от проектного.

8.3 Статическое зондирование

8.3.1 Общие положения

Данный раздел описывает проведение стандартного теста по статическому зондированию с использованием зонда с датчиками измерения удельного сопротивления под конусом и удельного сопротивления трению по боковой поверхности (муфте трения) - СРТ и зонда, снабженного также датчиком порового давления (пьезозонд), - CPTU. Статическое зондирование на шельфе (грунты находятся под водой и являются водонасыщенными) предпочтительно выполнять в модификации CPTU (пьезозонд).

8.3.2 Оборудование

Стандартный зонд СРТ имеет цилиндрическую форму с конусообразным наконечником и номинальными параметрами: угол конуса 60
°;
площадь поперечного сечения
1000 мм
, которому соответствует диаметр
35,7 мм. Диаметр муфты трения должен быть не менее диаметра конуса наконечника и не больше его на 0,35 мм. Муфта трения должна располагаться непосредственно за конусом. Для электрического зонда допускается применение уширителя, расположенного не ближе 400 мм от зонда (ГОСТ 19912).
 

допустимые погрешности для стандартного зонда [рисунок 1а)]:

 

 

 

диаметр цилиндрической части

 

35,3 мм
36,0 мм;
 

высота конической части зонда

 

24,0 мм
31,2 мм;
 

длина цилиндрического уширения конусообразной части

7,0 мм
10,0 мм
 

 

 

 

 

 

     1 - минимальный размер изношенного конуса; 2 - максимальный размер конуса

     Рисунок 1 - Схема частей зонда СРТ

Муфта трения стандартного зонда должна иметь площадь
15000 мм
и диаметр
, удовлетворяющий требованию
36,1 мм; при его длине (
)  132,5 мм
135,0 мм [рисунок 1б)]. Предпочтительное соотношение длины муфты к ее диаметру 3,75 (допустимый диапазон от 3 до 5).
 

Не допускается использовать зонд, если визуально определяется его изношенность, неровности и царапины на поверхности, асимметричность; даже если допустимые отклонения размеров не нарушаются.

Зонды с диаметром от 25 мм до 50 мм, которым соответствуют площади
от 500 мм
до 2000 мм
, допускаются для использования при морских инженерно-геологических изысканиях, без каких-либо поправочных коэффициентов. Геометрические размеры и погрешности необходимо линейно масштабировать пропорционально их диаметрам (стандартного зонда с площадью сечения 1000 мм
и площадью используемого нестандартного зонда).
 
Для измерения порового давления рекомендуется использовать зонды с расположением соответствующего датчика непосредственно за конусом. Поровое давление, измеренное в этом месте, обозначается как
. Поровое давление также может иногда измеряться на конусе
и/или за муфтой трения
. Обычно такие же обозначения используются для определения местоположения самих датчиков зонда.
 
Система измерения порового давления должна быть водонасыщена перед началом тестирования. Фильтр датчика должен оставаться водонасыщенным, даже если выполняется проходка неводонасыщенного грунта (при невозможности сохранения водонасыщенности фильтра датчика следует применять альтернативные способы насыщения, например предварительное разбуривание или замену поровой жидкости). Фильтр датчика должен иметь поры размером от 2 до 20 нм, проницаемость от 10
м/с до 10
м/с. Поры не должны быть забиты тонкими частицами. Конструкция зонда должна позволять легко заменять фильтр/датчик при необходимости.
 
Датчик порового давления (фильтр)
должен быть расположен на цилиндрической части конуса или сразу за ней (рисунок 2). Диаметр фильтра
должен соответствовать размерам цилиндрической части конуса и муфты трения (допустимое отклонение 0,0-0,2 мм) и не может быть меньше диаметра цилиндрической части конуса и больше диаметра муфты трения, т.е.:
0,2 мм
и
мм.
 

Заданные допуски применимы (измеряются) перед началом тестирования.

 

 

 

 

     Рисунок 2 - Схема зонда CPTU и расположение датчиков порового давления

Пенетрационные штанги должны иметь такой же диаметр, как и зонд на расстоянии, как минимум 400 мм позади зонда (для зондов с
1000 мм
). Для зондов иных размеров такое расстояние следует определять линейным масштабированием пропорционально их диаметрам (например, для зонда площадью 1500 мм
пропорция составит 1500/1000 = 1,5). Для уменьшения трения по боковой поверхности штанг может применяться уширитель (фрикционный редуктор), имеющий увеличенный диаметр относительно диаметра штанг, или могут использоваться смазки (например, буровой раствор, впрыскиваемый в процессе тестирования).
 
Примечание - Изменение диаметра штанги на расстоянии менее 400 мм (для стандартного зонда СРТ
1000 мм
) может повлиять на величину измеряемого удельного сопротивления под конусом.
 

Дополнительные требования к оборудованию и его подготовке следует определять согласно ГОСТ 19912, ГОСТ Р ИСО 22476-1.

8.3.3 Процедуры испытаний

8.3.3.1 Выбор оборудования и процедур

Для выполнения испытаний статическим зондированием и выбора зондов с соответствующими параметрами следует использовать классы применимости, как это определено ниже. Используемое оборудование и процедуры следует выбирать в соответствии с указанными классами применимости, приведенными в таблице 2, которые определяются следующим образом:

а) класс применимости 1 предназначен для слабых грунтов (от текучих до мягко/тугопластичных). Испытания статическим зондированием класса 1 обычно не применимы для смешанных слоистых отложений и разрезов, сложенных значительно меняющимися по прочностным свойствам грунтами, хотя такую проблему можно решить предварительным разбуриванием слоев, сложенных более прочными (плотными) отложениями. Испытания данного класса могут выполняться только как CPTU;

б) класс применимости 2 предназначен для использования в смешанных слоистых толщах, сложенных от слабых до полутвердых связных грунтов, включающих прослои песков, и применяется для построения стандартного профиля, определения неоднородности разреза и идентификации обнаруженных грунтов. Использование результатов СРТ для определения физико-механических свойств грунтов допустимо, но с ограничением применения для слабых (текучих-мягкопластичных) грунтов или рыхлых отложений. Тип испытания следует выполнять как CPTU;

в) класс применимости 3 предназначен для оценки смешанных слоистых грунтовых толщ, сложенных глинистыми от текучих до полутвердых, песками от рыхлых до плотных, и используется для построения общего профиля и идентификации вскрытых грунтов. Интерпретация результатов с целью определения физико-механических параметров возможна только для полутвердых-твердых глинистых отложений и плотных - очень плотных песков. Для промежуточных грунтов (тугопластичных глин и суглинков, рыхлых песков) возможна только качественная интерпретация (не позволяет получать достаточно достоверные свойства). Испытания следует выполнять как CPTU, однако в некоторых случаях применимо и СРТ.

Примечание - Смешанные слоистые разрезы, указанные для классов 2 и 3, как правило, сложены плотными глинистыми грунтами, тугопластичной-твердой консистенции, но могут также включать слабые и рыхлые отложения.

Минимальная точность измерений/регистрируемых параметров (с учетом всех возможных ошибок) для каждого класса применимости должна быть не ниже максимального значения, приведенного в таблице 2. Анализ неопределенностей включает оценку таких факторов, как: внутреннее трение/сопротивление измерительной системы; погрешности, возникающие при передаче данных; периферийное приложение нагрузки; температурные эффекты (окружающие и неустановившиеся); эффекты порового давления вне зоны муфты трения, а также погрешности, обусловленные геометрическими размерами. Разрешающая способность оборудования должна быть не ниже, чем одна треть допустимой погрешности по таблице 2, относительно класса применимости.

Донные установки СРТ (забортные), как правило, обеспечивают приложение нагрузки перпендикулярно к поверхности морского дна и не требуют корректировки фактически прилагаемой нагрузки по вертикали. При скважинном выполнении статического зондирования CPTU/CPT отклонение от вертикали определяется вертикальностью бурильной колонны. В нормальных условиях для вычисления глубины пенетрации предполагается вертикальное приложение нагрузки.

Таблица 2 - Точность значений параметров CPT/CPTU для классов применимости

 

 

 

 

 

Класс применимости

Тип испытания

Измеряемый параметр

Допустимая минимальная погрешность
 

1

CPTU

Удельное сопротивление грунта под конусом

35 кПа или 5%

 

 

Удельное сопротивление грунта на муфте трения

5 кПа или 10%

 

 

Поровое давление

25 кПа или 5%

2

CPT или CPTU

Удельное сопротивление грунта под конусом

100 кПа или 5%

 

 

Удельное сопротивление грунта на муфте трения

15 кПа или 15%

 

 

Поровое давление
 

50 кПа или 5%

3

CPT или CPTU

Удельное сопротивление грунта под конусом

200 кПа или 5%

 

 

Удельное сопротивление грунта на муфте трения

25 кПа или 15%

 

 

Поровое давление
 

100 кПа или 5%

Допустимая минимальная погрешность измеряемого параметра является наибольшим значением из двух приведенных. Значение в процентах применяется к измеренному значению, а не к измеряемому диапазону.
 
Поровое давление может быть измерено при выполнении CPTU.
 

 

Если в задании на изыскания не указан необходимый класс применимости, то стандартным должен быть класс применимости 3.

Допустимую минимальную погрешность определения глубины пенетрации следует оценивать согласно рекомендациям для точности определения глубины, приведенным в разделе 6.

Допустимые минимальные точности определения удельного сопротивления под конусом, удельного сопротивления на муфте трения и порового давления должны оцениваться относительно дна моря.

8.3.3.2 Подготовка к испытаниям

Задавливающее устройство должно действовать на пенетрационные штанги таким образом, чтобы осевая нагрузка была вертикальной. Перед началом теста вертикальная ось пенетрометра должна соответствовать оси приложения нагрузки.

Допускается использовать один и тот же датчик/фильтр в ходе нескольких испытаний, однако оператор должен внимательно следить за величиной регистрируемого порового давления и, в случае неудовлетворительных данных, фильтр/датчик следует заменить.

8.3.3.3 Вдавливание пенетрометра

Стандартная скорость пенетрации при статическом зондировании (1,2±0,3) м/мин (см. ГОСТ 19912), что соответствует (20±5) мм/с. Длина каждого шага задавливания (хода) должна быть как можно больше, исходя из допустимых механических и прочностных ограничений оборудования. Предпочтительным является непрерывное вдавливание (при такой пенетрации избегаются пробелы с ненадежными данными или интервалы без данных). Частота регистрации данных должна быть не менее 1 Гц.

Для скважинной пенетрации и неглубоких забортных испытаний статическим зондированием (менее 5 м по грунту) инклинометрические измерения не требуются.

8.3.3.4 Проведение диссипационных испытаний

Методические указания и рекомендации, относящиеся к диссипационным испытаниям (dissipation test) CPTU, приведены в 8.4.

8.3.3.5 Завершение испытаний

Статическое зондирование прекращается, когда:

- достигнута проектная глубина тестирования;

- достигнута максимальная нагрузка оборудования или максимальная способность измерительной системы;

- отклонение колонны штанг от вертикали достигает или превышает предел, определенный условиями проекта/процедуры испытаний.

Для скважинного CPT/CPTU достижение максимальной нагрузки на одной глубине не должно препятствовать выполнению последующих испытаний (более плотные отложения могут быть разбурены и тестирование может продолжиться ниже). Факт достижения максимальной нагрузки также является важной информацией о разрезе.

Потенциальная возможность повреждения оборудования также может быть обоснованной причиной преждевременного завершения испытания.

Для контроля качества до и после каждого испытания должны быть зафиксированы начальные (нулевые) показания сопротивления под конусом, сопротивления на муфте трения, а также (если применимо) порового давления.

Для испытаний с использованием донных установок СРТ (с возможностью бурения или нет) начальные (нулевые) показания могут быть получены на дне моря или на фиксированном расстоянии от морского дна, с соответствующей корректировкой относительно него, если применимо. См. Г.2 для дополнительных указаний по данному вопросу.

Для судовых установок СРТ (оперируемых с палубы последнего) начальные (нулевые) показания должны быть определены относительно палубы судна, а соответствующие корректировки показаний на забое должны быть определены и сопоставлены с теоретически вычисленными значениями. Результаты испытаний как скважинными, так и забортными донными системами СРТ должны быть представлены с измерениями, приведенными к донной поверхности.

Примечание - Достигаемая глубина пенетрации зависит от строения и свойств грунтовой толщи, допустимой нагрузки (на штанги и соединительные муфты), использованного фрикционного редуктора и/или обсадки, а также измерительного диапазона датчиков используемого зонда.

8.3.3.6 Проверка и калибровка оборудования

Для каждого пенетрационного зонда должна выполняться собственная калибровка отношения площадей конуса и муфты трения не реже одного раза в год и предпочтительно перед началом проекта согласно 7.2 ГОСТ Р ИСО 22476-1-2017. При наличии отклонений в размерах, изношенности оборудования и других отклонениях следует выполнять калибровку чаще. Такие показания являются уникальными для каждого зонда и должны документально предоставляться в отчете(ах) по изысканиям, так как они используются для корректировки показаний.

Рекомендуется иметь и/или использовать несколько откалиброванных зондов на каждом проекте.

8.3.4 Представление результатов испытаний и подготовка отчета

Представление данных по результатам CPT/CPTU должно соответствовать положениям 8.2. Также должны быть указаны: чистый площадной коэффициент зонда, a и концевые площади муфты трения.

Следующие измеренные параметры должны быть представлены как функция глубины:

- удельное сопротивление под конусом
;
 
- поровое давление
;
 
- удельное сопротивление на участке боковой поверхности (муфте трения)
;
 

- величина наклона i, если применимо.

Примечание - Наклон определяется как угловое отклонение длинной оси зонда от вертикали.

Рассчитанные параметры, представляемые относительно глубины, должны включать (но не ограничиваться):

а) скорректированное удельное сопротивление под конусом,

,                                                      (1)
 
где
a
- чистый площадной коэффициент зонда,
;
 
- площадь датчика нагрузки или штока, на который может воздействовать поровое давление; величина, установленная индивидуально для зонда, указывается в его паспорте,
 
- условная поперечная площадь зонда (по цилиндрической части конуса), мм
; величина, установленная индивидуально для зонда, указывается в его паспорте.
 
Примечание - Измеренное удельное сопротивление на муфте трение испытывает воздействие давления окружающей воды. Поскольку измерение порового давления за муфтой трения
не является стандартной практикой, то обычно используется нескорректированное значение удельного сопротивления на муфте трение
. Возможный метод коррекции для определения сопротивления под муфтой трения (для получения
) приведен в приложении Г;
 

б) коэффициент трения:

;                                                             (2)
 

в) коэффициент порового давления:

,                                                  (3)
 
где
- расчетное или измеренное равновесное поровое давление "в массиве" относительно поверхности морского дна;
 
- расчетное общее вертикальное давление относительно дна моря.
 
Должен быть указан базис (основание, точка отсчета - уровень дна) для вычислений профилей
и
.
 

Дополнительные параметры, которые также могут быть отражены графически, включают:

,                                                         (4)
 
,                                                         (5)
 
.                                                           (6)
 

В целом результаты испытаний должны быть отображены графически относительно глубины ниже дна моря с масштабом, где одно деление шкалы по глубине соответствует одному метру, хотя для неглубоких профилей, например при исследованиях под трубопроводы, может использоваться укрупненный масштаб, при условии, что он сохраняется по всему набору полученных данных.

Для измеренных и рассчитанных параметров CPTU рекомендуется использовать следующие масштабы, если применимо:

- сопротивление под конусом
,
: 1 деление шкалы = 2 МПа или 0,5 МПа;
 
- сопротивление на муфте трения
: 1 деление шкалы = 0,05 МПа;
 

- поровое давление u: 1 деление шкалы = 0,2 МПа или 0,02 МПа;

- коэффициент трения
: 1 деление шкалы = 2%;
 
- коэффициент порового давления
: 1 деление шкалы = 0,5 единицы.
 

Различные масштабы для отражения удельных сопротивлений под конусом, муфтой трения и порового давления могут также быть использованы, если их значения выходят за пределы использованного основного диапазона.

Примечание - Полезно представить два набора графиков по одному профилю. Это особенно актуально, если в одном разрезе присутствуют слои плотного песка и глины в пределах одного профиля. Если результаты измерений по глинистой части разреза могут быть использованы для получения количественных параметров грунтов, то важно использовать укрупненный масштаб при представлении результатов испытаний. Также важно использовать в отчете по изысканиям сопоставимые или единые масштабы (для возможности визуального сопоставления).

Измеренные и полученные данные по CPTU должны предоставляться в цифровом формате в дополнение к полевому отчету.

Рекомендуется предоставлять различные референтные значения и нулевые отсчеты в отчете в соответствии с процедурой, указанной в приложении Г.

Примечание - Обработку и интерпретацию данных статического зондирования следует выполнять с учетом рекомендаций и положений СП 11-114-2004 и [10].

8.4 Диссипационные испытания

8.4.1 Общие положения

Диссипационные испытания (PPDT) выполняются стандартными пьезозондами (CPTU). В процессе испытания выполняется измерение порового давления в грунте, изменяющегося (рассеивающегося) во времени.

Для проведения испытаний PPDT в задании на изыскания должны быть указаны:

а) требуемый тип испытания согласно таблице 3,

б) глубина проведения испытаний,

в) продолжительность испытаний (критерии завершения теста).

Данные требования и условия также могут быть описаны в программе работ или соответствующих процедурах подрядчика.

Точность измерений определяется требованиями, предъявляемыми к классу применимости при пьезостатическом зондировании (см. 8.3), если не установлены иные требования.

Примечания

1 Увеличение продолжительности испытания может повысить точность результатов испытаний, особенно по испытаниям PPDT1 и PPDT2 (таблица 3).

2 Критерии прекращения испытаний могут включать: согласованную максимальную продолжительность теста (например, один час); определенную величину рассеяния порового давления в процентах (относительно расчетного равновесного природного порового давления), до которого выполняется тест; относительное изменение величины порового давления за указанный интервал времени (например, 3 КПа за 10 мин), ниже которого тест прекращается. Критерии завершения теста также могут учитывать влияние газовой составляющей в грунте, который может препятствовать достоверному измерению порового давления; однородность грунта или отсутствие достаточного порового давления (минимальная величина), которые могут влиять на надежность и возможность интерпретации результатов испытаний.

Таблица 3 - Типы испытаний PPDT

 

 

 

 

Тип испытаний

Описание

Продолжительность испытаний (критерии завершения теста)

PPDT1

Рассеяние (изменение) порового давления для оценки равновесного природного порового давления

Как правило, критерием является достижение не менее 90% рассеяния порового давления перед завершением испытания (относительно расчетного равновесного природного порового давления)

PPDT2

Рассеяние порового давления для оценки коэффициента (радиальной) консолидации дисперсных грунтов с низкой проницаемостью (глинистые грунты)

Как правило, критерием является достижение не менее 50% рассеяния порового давления перед завершением испытания (относительно расчетного равновесного природного порового давления)

PPDT3

Рассеяние порового давления для качественной индикации проницаемости грунтов

Обычно менее 600 с

PPDT4

Рассеяние порового давления для оценки различий дренированного, недренированного и частично дренированного поведения грунтов в ходе статического зондирования (определение характера естественных условий грунтов)

Обычно менее 60 с

 

8.4.2 Оборудование

Оборудование для диссипационных тестов состоит из пьезозонда (стандартный зонд-пенетрометр с датчиком порового давления CPTU) и вспомогательного оборудования согласно 8.3.

Могут быть использованы и другие виды пенетрометров, например, зонд только с датчиком(ами) порового давления (пьезодатчик) или шарообразный зонд-пенетрометр, снабженный датчиком порового давления.

8.4.3 Процедура проведения теста

Испытание проводится в следующей последовательности:

- остановка задавливания пенетрометра на заданной глубине для выполнения диссипационного теста;

- регистрация параметров: порового давления, удельного сопротивления под конусом и удельного сопротивления на муфте трения во времени, до завершения теста (согласно заданным критериям);

- возобновление задавливания, если применимо.

Регистрация данных должна выполняться с частотой 1 Гц или выше в течение первых 60 с и может в дальнейшем сокращаться вдвое в каждом логарифмическом цикле.

Влияние колебаний уровня моря должно учитываться при интерпретации результатов, особенно при работах на мелководье.

8.4.4 Представление результатов

Следующие данные должны быть представлены по результатам испытаний:

- собранные данные CPT/CPTU согласно 8.3, что применимо;

- тип испытаний согласно таблице 3;

- глубина испытания с учетом положения фильтра/датчика порового давления пьезозонда (т.е. с учетом смещения его местоположения в зонде);

- способ определения местоположения (глубины) пьезозонда во время диссипационного теста;

- поровое давление
и удельное сопротивление под конусом
в линейном и логарифмическом масштабе относительно времени, включая начальные значения порового давления
и удельного сопротивления под конусом
непосредственно перед остановкой пенетрации/началом диссипационного теста.
 

Нормализованное избыточное поровое давление U может быть представлено дополнительно в зависимости от времени и логарифма времени:

.                                                    (7)
 

Примечание - Методические указания по интерпретации результатов диссипационных испытаний даны в работе [11].

8.5 Пенетрационные испытания шарообразным и Т-образным зондами

8.5.1 Общие положения

Шарообразный и Т-образный пенетрометры особенно применимы для характеристики глинистых грунтов от текучей до мягкопластичной консистенции с сопротивлением недренированному сдвигу менее 50 кПа. Оба типа зондов имеют много сходства. На практике шарообразный пенетрометр может использоваться как в модификации скважинного зондирования (с бурением), так и "без бурения", в то время как Т-образная модель более пригодна для модификации "без бурения".

Шарообразный и Т-образный зонды, показанные на рисунке 3, имеют размеры, адаптированные для установки прямо на стандартные штанги СРТ (вместо зондов СРТ). Сопротивление вдавливанию может измеряться штатным оборудованием для статического зондирования.

8.5.2 Оборудование

8.5.2.1 Шарообразный зонд

Зонд представляет собой стальной шар, крепящийся к задавливающей штанге и задавливается в грунт при помощи одной из систем для статического зондирования (см. рисунок 3). Стандартный шар должен иметь площадь проекции от 2500 мм
(при диаметре 56,4 мм) до 10000 мм
(при диаметре 113 мм). Диаметр штанги, к которой он крепится, должен быть таким, чтобы соотношение поперечных площадей зонда-шара и штанги было не менее 7:1, при отсутствии увеличения ее диаметра на расстоянии, равном до 10 диаметров самой штанги.
 

Датчик измерения нагрузки шарообразного зонда должен быть размещен внутри зонда или непосредственно перед ним. Датчик нагрузки должен учитывать возможную периферийность приложения осевой нагрузки и иметь соответствующую компенсацию. Такой зонд также должен быть снабжен датчиком измерения отклонения от вертикали; хотя это условие не обязательно, если испытания предполагаются на глубину менее 5 м. Датчик измерения отклонения, как правило, должен иметь диапазон измеряемых значений не менее ±15° от вертикали. Требования к задавливающему устройству, пенетрационным штангам и измерительной системе приведены в 8.3.

8.5.2.2 Т-образный пенетрометр

Т-образный зонд представляет собой цилиндр, или короткий стержень, закрепленный перпендикулярно к задавливаемой колонне штанг. Задавливание осуществляется одной из систем для статического зондирования (рисунок 3). Стандартный Т-образный зонд, используемый при морских инженерно-геологических изысканиях, имеет номинальный диаметр 40 мм и длину 250 мм (площадь проекции 10000 мм
, см. рисунок 3), хотя могут использоваться устройства с меньшими размерами. Такой зонд должен отвечать аналогичным требованиям, указанным выше для шарообразного зонда (соотношение поперечных площадей зонда и штанги 7:1, минимальное расстояние без изменения диаметра позади зонда - 10 диаметров штанги). Кроме этого, зонд должен иметь минимальное соотношение длины к диаметру, равное 5, и сам диаметр не должен быть меньше, чем диаметр соединительной штанги.
 

 

 

 

     L - длина Т-образного зонда, мм; D - диаметр Т-образного зонда или шарообразного зонда, мм

Примечание - В верхней части рисунка показан Т-образный зонд. В нижней части показан шарообразный зонд.

     Рисунок 3 - Шарообразный и Т-образный зонды

8.5.3 Процедура проведения теста

8.5.3.1 Общие положения

Должны выполняться следующие процедуры:

- в ходе пенетрации зонда (шарообразного или Т-образного) должно измеряться сопротивление его внедрению;

- стандартная скорость пенетрации должна быть постоянной и составлять (1,2±0,3) м/мин [(20±5 мм/с)];

- для тестов с глубиной пенетрации более 5 м должно проводиться измерение наклона колонны с зондом (отклонение от вертикали);

- показания всех датчиков должны регистрироваться с частотой не реже одного раза в секунду (т.е. показания определяются не менее чем для каждого интервала проникновения 20 мм).

Сопротивление зонда (шарообразного и Т-образного) следует измерять в процессе извлечения колонны при номинальной скорости подъема (20±5) мм/с, если такое измерение указано в задании.

Примечание - Существуют различные системы, позволяющие измерять сопротивление при извлечении шарообразного и Т-образного зондов.

Циклические испытания могут быть добавлены для получения величины сопротивления сдвигу нарушенного/перемешанного образца (remoulded shear strength).

При выполнении циклических испытаний с шарообразным (Т-образным) зондом должно соблюдаться условие: величина хода (цикл между минимальной и максимальной точками) составляет не менее 0,15 м или 0,20 м, или равна трехкратному диаметру шарообразного (Т-образного) зонда; в зависимости от того, что больше, при номинальной скорости 20 мм/с. Должны быть проведены десять полных циклов испытаний, если только не становится очевидным, что сопротивление пенетрации зонда не снижается после трех или более циклов.

В некоторых случаях важная информация может быть получена при выполнении испытаний со скоростью пенетрации, отличной от указанной выше. Если выполняются такие испытания, то результаты должны сопровождаться примечанием, в котором четко указывается, что использовалась нестандартная скорость пенетрации/извлечения.

Задавливающее устройство должно направлять колонну с зондом таким образом, чтобы ось приложения нагрузки была как можно ближе к вертикали. Ось зонда-пенетрометра должна соответствовать оси приложения нагрузки перед началом задавливания.

Следует учитывать возможную близость шарообразного и Т-образного зондов к поверхности морского дна при выполнении циклических испытаний, чтобы свести к минимуму воздействие воды, которое может повлиять на результаты.

8.5.3.2 Требования к точности

С учетом всех возможных погрешностей полевых испытаний, допустимая минимальная точность определения параметров должна быть лучше наибольшего из указанных ниже значений:

- для сопротивления задавливанию: 5% измеренного значения или 20 кПа, в зависимости от того, что больше;

- для измерения угла отклонения от вертикали: 2° (если применимо).

Допустимая минимальная погрешность для сопротивления должна применяться относительно поверхности морского дна.

Допустимую точность определения глубины пенетрации следует оценивать согласно рекомендациям по измерению глубины, как описано в разделе 6.

Разрешающая способность измерительного оборудования должна быть лучше одной третьей необходимой минимальной погрешности.

Проверка и калибровка оборудования для испытаний шарообразным и Т-образным зондами должны быть аналогичны статическому зондированию, см. 8.3.3.6.

8.5.4 Представление результатов испытаний и подготовка отчета

Содержание отчета должно соответствовать 8.2. Кроме того, должен быть указан чистый площадной коэффициент зонда a. Полученные результаты должны быть представлены в цифровом (т.е. численном) формате, и включать следующее:

- глубину ниже поверхности морского дна, выраженную в метрах;

- сопротивление зонда
, в ходе его пенетрации и извлечения, выраженное в МПа или кПа;
 

- отклонение от вертикали (если измеряется), выраженное в градусах.

Кроме этого, величина "чистого"/скорректированного сопротивления зонда
должна быть указана в соответствии со следующей упрощенной формулой:
 
,                            (8)
 
где
- измеренное сопротивление пенетрации;
 
- общее природное вертикальное напряжение;
 
- применимое гидростатическое давление воды на средней высоте зонда;
 
a
- чистый площадной коэффициент зонда,
;
 
- площадь поперечного сечения соединительного штока;
 
- площадь датчика нагрузки или площадь штока, на которую может воздействовать поровое давление;
 
- условная поперечная площадь зонда - площадь проекции пенетрометра в плоскости, перпендикулярной к соединительному штоку.
 
Для представления результатов по циклическим испытаниям скорректированное ("чистое") сопротивление нарушенного/перемешанного (remoulded) грунта шарообразного и Т-образного зондов обозначается, как:
и его следует определять как среднее сопротивление пенетрации и извлечения за последний цикл.
 
Если не произошло полное разрушение, то среднее скорректированное ("чистое") сопротивление нарушенного/перемешанного (remoulded) грунта (
или
) применять не следует.
 

Следует оформлять и представлять в результатах информацию о поправках согласно приложению Г.

Для всех модификаций проведения испытаний измеренное сопротивление для шарообразного (Т-образного) зонда должно корректироваться и приводиться к поверхности морского дна.

Обычно результаты испытаний представляются графически с вертикальным масштабом (по глубине) 10 мм = 1 м, хотя для неглубоких тестов, например для изысканий под морские трубопроводы, может использоваться укрупненный масштаб.

Нулевой (начальный) отсчет для рассматриваемых испытаний должен выполняться на поверхности морского дна для модификаций "без бурения" (т.е. только вдавливание, без бурения), см. раздел 6. Для скважинных модификаций (с судна или с поверхности морского дна) нулевой (начальный) отсчет проводится от буровой палубы, однако, показания на забое, с учетом соответствующей корректировки, также должны регистрироваться и сопоставляться с теоретически рассчитанными значениями. Результаты выполнения испытаний (с бурением и без бурения) должны представляться для всех измерений относительно поверхности морского дна. Для испытаний с размещением установки на дне (в модификациях с бурением и без) нулевой (начальный) отсчет должен проводиться от дна моря или на фиксированном расстоянии от него.

Отчетный масштаб представления величины сопротивления при задавливании и извлечении в графическом формате (профиль сопротивления) должен быть выбран в зависимости от грунтовых условий.

Результаты циклических испытаний шарообразным и Т-образным зондами следует включить в основную часть отчета, так же, как и профили сопротивления в укрупненном масштабе, с тем чтобы представить результаты испытаний с приемлемой детализацией.

8.6 Сейсмические пенетрационные испытания

8.6.1 Общие положения

Конусный пенетрометр для сейсмических измерений в дополнение к стандартным датчикам CPT/CPTU (см. 8.3) имеет один или несколько сейсмодатчиков, которые определяют энергию поперечных волн (SH), генерируемую специальным источником, опускаемым на дно моря, который является частью системы. Использование источника сейсмических волн и сейсмического зонда позволяет выполнить сейсмозондирование в скважине, с получением скорости поперечных/сдвиговых волн. Как правило, SH распространяются вертикально. Для измерения параметров CPTU действуют методические указания и требования 8.3.

Единичные сейсмические испытания могут быть выполнены, например, для исследований землетрясений и приблизительного определения средней скорости SH от поверхности морского дна до глубины около 80 м.

В 8.6.2 приведены указания и требования по выполнению сейсмического зондирования SCPT/SCPTU, которые в основном соответствуют требованиям и рекомендациям [12].

8.6.2 Оборудование

Геометрия и размеры сейсмозонда SCPT должны соответствовать требованиям, указанным в 8.3.2, за исключением того, что диаметр зонда в месте расположения сейсмодатчика должен быть больше, чем диаметр части(ей), расположенной(ых) сразу после измерительного узла, для обеспечения приемлемого взаимодействия между самим(и) датчиком(ами) и окружающими грунтами. Стандартные датчики/приемники представляют собой однокомпонентные или многокомпонентные геофоны, или акселерометры, расположенные или эффективно в одной точке, или в двух точках на одном пенетрометре (двухэлементный сейсмический зонд с приемниками, разнесенными на фиксированное расстояние).

Сейсмический источник может быть установлен на донной раме, используемой для статического зондирования или в ином месте на дне моря. В обоих случаях горизонтальное расстояние (горизонтальное смещение) между сейсмическим источником и осью сейсмического пенетрометра должно определяться точно.

В качестве возбудителя сейсмических волн SH может использоваться горизонтальный молот, важным свойством которого должна быть способность генерировать "чистые" волны SH, высокой повторяемости, которые могут легко идентифицироваться сейсмическим(и) приемником(ами) на зонде.

Примечание - Более представительные измерения поинтервальной скорости SH,
, могут быть выполнены при помощи двухэлементного сейсмического пенетрометра (снабженного двумя датчиками).
 

8.6.3 Процедура выполнения испытаний

Задание на изыскания должно содержать требования:

- к типу сейсмического зонда (одно- или двухэлементный);

- глубине испытаний;

- критериям прекращения испытаний.

Примечание - Скорость поперечных/сдвиговых волн не может быть достоверно измерена в приповерхностном интервале (2-5 м ниже поверхности морского дна), в зависимости от собственных характеристик (возможности) оборудования SCPT и от характеристик грунтовой толщи.

Критерии прекращения испытаний могут включать проектную максимальную глубину выработки, или минимальное соотношение "сигнал-шум" вместе с максимальным количеством событий суммирования сигнала. Достижимая глубина испытания зависит от таких факторов, как: собственные характеристики/возможности используемой установки SCPT, влияния на сейсмический источник приповерхностных грунтов, свойств и строения грунтовой толщи, ее однородности по разрезу, помех от близлежащих объектов. Критерии прекращения пьезостатического зондирования CPTU (см. 8.3.3.5) также могут учитываться.

Процесс испытаний заключается в излучении сигнала сейсмическим источником (располагаемым на донной раме или на дне) и получении сгенерированного(ых) сигнала(ов) сейсмодатчиками-приемниками (размещенными на зонде). Обычно сейсмотест выполняется после остановки пенетрации зонда на определенной глубине. Хотя некоторые "современные" установки SCPT позволяют выполнять сейсмозондирование одновременно с пенетрацией зонда, т.е. при непрерывном процессе. Методика с остановкой пенетрации для выполнения сейсмозондирования имеет преимущество в том, что происходит увеличение сигнала/энергии на каждом интервале, что позволяет получать более представительные данные, в частности, при использовании сейсмоисточника, генерирующего поперечные/сдвиговые волны в двух противоположных горизонтальных направлениях или при применении "метода суммирования".

Излучающий сигнал должен генерироваться в момент активации сейсмоисточника, т.е. в момент начала распространения поперечных/сдвиговых волн. Такой сигнал и его регистрация сейсмическим(и) приемником(ами) должны записываться, как дискретные акселерограммы.

Рекомендуемый минимальный интервал дискретизации - 0,025 мс.

Требования к точности измерения средней скорости поперечных/сдвиговых волн составляет ±10% для прямолинейной дальности от источника к приемнику и допускаемой неопределенности нулевой точки.

Примечание - Единичное испытание с двухэлементным сейсмическим пенетрометром обеспечивает получение трех скоростей: средняя скорость от источника до верхнего сейсмоприемника, средняя скорость от источника до нижнего сейсмоприемника, а также средняя скорость для зоны между двумя приемниками. На точность средней скорости для зоны между двумя приемниками неопределенность глубины и путь сигнала не оказывают особого воздействия. Другие скорости измеряются с меньшей точностью, которая определяется на основе оценки неопределенности длины пути волны, либо от источника к приемнику, либо относительного расстояния между двумя глубинами одного испытания. Единичное испытание с одноэлементным сейсмическим зондом обеспечивает только единственную величину скорости (между источником и приемником). Два испытания с одноэлементным сейсмическим зондом по одному профилю дают возможность определения трех скоростей: одной от источника до точки зонда верхнего теста, одной от источника до точки зонда нижнего теста и дифференциальной скорости для зоны между двумя точками испытаний. Три или более испытаний дают дополнительные возможности для разделения интересующих зон грунтового разреза.

8.6.4 Представление результатов

В дополнение к требованиям по представлению стандартных результатов CPT/CPTU, указанных в 8.3.4, должна представляться следующая информация:

а) тип и описание сейсмоисточника и сейсмоприемника(ов);

б) расстояние между сейсмоисточником и сейсмоприемником(ами);

в) горизонтальное расстояние между сейсмоисточником и осью сейсмического зонда;

г) средняя или интервальная скорость поперечных/сдвиговых волн
, для интервала(ов) глубин, в которых она была измерена, включая:
 

- неопределенность глубины согласно 6.2;

- ограничения используемой методологии;

д) предполагаемый путь сейсмических волн.

8.7 Полевые испытания скважинной крыльчаткой

8.7.1 Общие положения

Полевые испытания скважинной крыльчаткой (FVT) выполняются с целью определения сопротивления сдвигу остаточного сопротивления сдвигу и сопротивления сдвигу нарушенного/перемешанного образца для глин с величиной сопротивления недренированному сдвигу, как правило, менее 100 кПа. Однако полевые испытания на сдвиг крыльчаткой могут проводиться на глинах с сопротивлением недренированному сдвигу до 200 кПа.

8.7.2 Оборудование

Лопасти крыльчатки должны иметь прямоугольную форму. Нижние окончания лопастей могут быть плоскими или конусообразными, как показано на рисунке 5. Лопасти крыльчатки должны иметь соотношение высоты (
H
) к диаметру (
D
), равное 2 (см. рисунок 4). Крыльчатки с максимальным размером лопастей (200 мм
100 мм) обычно используются в мягких грунтах с сопротивлением недренированному сдвигу менее 25 кПа и при применении установки "без бурения" (т.е. только задавливание). Крыльчатки с минимальными размерами лопастей 80 мм
40 мм используются в глинах с сопротивлением недренированному сдвигу до 200 кПа.