Данные о грунте
Являясь очевидными факторами безопасности труда, методы получения данных о грунте выработок могут включать в себя картографию с применением инфракрасного излучения, радиолокационные изображения, фотографирование в ходе бурения, чтобы исключить отбор кернов, геофизические исследования, позволяющие получить точные данные о геологической обстановке вокруг скважин и т. д.
Так как такие методы замедляют производство работ, были предложены другие методы исследования пород. Они заключаются в бурении, параллельно основному тоннелю, небольших разведочных штолен или в зондировании пород, расположенных впереди лба забоя, при помощи волн, которые могут испускать и сами горнопроходческие машины.
Механическая прочность, трещиноватость, изменчивость и проницаемость встречаемых пород являются основными характеристиками, определяющими выбор методов строительства тоннелей, в частности, способа проходки, и выбор мероприятий по технике безопасности, которые из них вытекают.
Механическая прочность. Механическую прочность нельзя выразить математически вследствие неоднородности грунта. Поэтому появляются расхождения у разных авторов в данных, приводимых для пород того же названия (табл. 5).
| Категория породы | Прочность пород | Грунты | Прочность при одноосевом сжатии, МПа |
| R 1 | Очень высокая прочность | Кварциты и базальты высокой прочности | > 200 |
| R2a | Высокая прочность | Очень прочные граниты, порфиры, песчаники и известняки очень высокой прочности | От 200 до 100 |
| R2b | Граниты, песчаники и известняки высокой степени устойчивости, мраморы, доломиты, компактные конгломераты | От 160 до 120 | |
| R3a | Средняя прочность | Обычные песчаники, кремнистые сланцы и сланцевые песчаники, гнейсы | От 60 до 40 |
| R3b | Глинистые сланцы, песчаники и известняки средней прочности, компактные мергели | От 40до 20 | |
| R4 | Малая прочность | Слабые или сильно трещиноватые сланцы и известняки, сильно трещиноватые и мергелистые песчаники, слоистые конгломераты, мел | От 20 до 6 |
| R5a | Очень малая прочность, связанные уплотненные почвы | Песчаные и глинистые мергели, мергелистый песок, измененные гипсы и мелы | От 6 до 0,5 |
| R5b | Наносы, содержащие гравий, суглинки нормально уплотненные | < 0,5 | |
| R6a | Пластические или малоуплотненные почвы | Измененные мергели, настоящие глины, суглинки, тонкие иглы | — |
| R6b | Торфы, слабо уплотненные иглы, мелкие сыпучие пески | — |
Трещиноватость. Причиной трещиноватости пород являются разрывы, наиболее крупные из которых расположены в плоскостях, параллельных оси выработки или с небольшим углом наклона к ней.
Изменение пород. Состояние изменения породы зависит от двух параметров:
специфическая поверхность, определяемая как поверхность, на единицу объема породы, ширина микротрещин, которая варьируется от доли микрона до десяти микрон;
специфическая реактивность, которую можно измерить, фильтруя воду через образец породы и определяя концентрации ионов в последовательных слоях фильтрата.
Напомним, что фильтрат — отфильтрованная жидкость, в которой не содержится никаких взвешенных частиц.
ФАПР различает:
почвы, подверженные расслаиванию или в результате механических воздействий (раскрытие разрывов вследствие изменения состояния напряжений), или в результате температурных изменений (замерзание или дифференциальные деформации различных минеральных формаций-включений) ;
почвы, подверженные растворению или химическому превращению под действием воды или контактирующих жидкостей;
набухающие почвы, при увеличении содержания воды или при изменении напряжений;
другие почвы.
Проницаемость. Для определения проницаемости необходимы параметры гидростатического давления, существующего в естественных условиях на уровне объекта, и горизонтальной и вертикальной проницаемости почвы. Кроме этого, следует различать скалистые грунты от других видов вследствие существенных различий в их поведении в присутствии воды.