Строительство карьерных и технологических подъездных дорог напрямую зависит от наличия достаточных объемов качественных строительных материалов, прежде всего песка и песчано-гравийной смеси (ПГС). Недостаточная подготовка материалов или ошибки в оценке их запасов приводят к увеличению сроков строительства и росту затрат. В связи с этим оценка запасов является важным этапом проектирования карьеров, позволяющим планировать добычу, контролировать расходы и обеспечивать требуемое качество дорожного основания.

Качество песка и ПГС оказывает существенное влияние на прочность и долговечность дорожных конструкций. Повышенное содержание пылевидных частиц и глинистых примесей ухудшает сцепление слоев, снижает несущую способность основания и ускоряет разрушение покрытия. Комплексная оценка запасов позволяет определить не только объемы материала, но и его технологические характеристики, что необходимо для выбора рациональных методов укладки и уплотнения.

Традиционно оценка запасов выполнялась с использованием буровых работ и геологической съемки. На основе результатов опробования определялись мощность залежей, их площадь и ориентировочные объемы материала. Несмотря на практическую применимость, такие методы отличаются значительной трудоемкостью и не всегда обеспечивают высокую точность, особенно на крупных участках месторождений.

Современные технологии существенно расширяют возможности оценки запасов. Использование геоинформационных систем позволяет визуализировать пространственное распределение материала, учитывать рельеф местности и создавать трехмерные модели залежей. Применение цифровых методов обеспечивает более точное планирование добычи и контроль изменений запасов в процессе эксплуатации карьера.

Особое значение приобретают геофизические методы исследований. Георадары позволяют изучать внутреннюю структуру грунтов без масштабного вскрытия поверхности, определять мощность слоев и границы перехода между различными типами материала. Сейсмические методы используются для оценки плотности и глубины залегания залежей на значительных территориях, что особенно важно при разведке крупных карьеров.

Дистанционное зондирование и беспилотные летательные аппараты позволяют создавать детальные трехмерные модели местности с использованием фотограмметрии и LiDAR-сканирования. Полученные данные интегрируются в геоинформационные системы, что значительно упрощает расчет объемов, анализ рельефа и планирование маршрутов подъездных дорог. Спутниковые и аэросъемочные материалы обеспечивают возможность мониторинга изменений запасов во времени.

Лабораторные методы анализа остаются обязательным элементом оценки, поскольку позволяют определить гранулометрический состав, содержание примесей, влажность и прочностные характеристики материала. Совмещение полевых измерений и лабораторных исследований обеспечивает наиболее достоверные результаты и снижает вероятность ошибок при планировании разработки месторождений.

Рис. 1. Полевые георадарные измерения на участке карьера

Георадарные и сейсмические методы позволяют получать информацию о строении залежей без проведения масштабных земляных работ, что особенно важно на ранних стадиях разведки. С их помощью определяются границы слоев, мощность залежей и участки с повышенной влажностью или ослабленными грунтами, что облегчает проектирование карьера и интерпретацию геологических данных.

После проведения обследований выполняется расчет запасов. Современные геостатистические методы позволяют учитывать пространственную изменчивость свойств песка и ПГС, строить трехмерные модели месторождений и прогнозировать качество материала в различных участках карьера. Моделирование объемов и характеристик материала позволяет оптимизировать план добычи, определить пригодность сырья и оценить экономическую эффективность проекта.

При расчетах неизбежно возникают неопределенности, связанные с природной неоднородностью материала и точностью измерений. Для снижения рисков применяются статистические интервалы надежности и различные сценарии оценки запасов, что позволяет более эффективно планировать производственные процессы и предотвращать перебои в обеспечении строительных работ.

Результаты оценки запасов непосредственно используются при проектировании и строительстве подъездных дорог. На основе полученных данных определяется пригодность материалов, выбираются технологии укладки и уплотнения, а также планируются маршруты движения техники. Применение цифровых моделей местности позволяет минимизировать объемы земляных работ и повысить эффективность эксплуатации дорог.

Рис. 2. Послойная схема основания подъездной дороги

Правильный подбор материалов и послойное формирование дорожного основания обеспечивают устойчивость конструкции и увеличивают срок службы покрытия. Особенно важным является контроль гранулометрического состава ПГС и качества уплотнения каждого слоя, что снижает вероятность деформаций и просадок.

Практический опыт показывает, что комплексная оценка запасов песка и ПГС позволяет существенно снизить затраты на строительство. Использование геофизических методов, геоинформационных технологий и беспилотных систем обеспечивает точное определение объемов материалов, оптимизацию маршрутов техники и уменьшение негативного воздействия на окружающую среду. Ошибки в оценке, напротив, приводят к перерасходу ресурсов, увеличению сроков строительства и необходимости дополнительной переработки материала.

Современные технологии оценки запасов продолжают развиваться. Применение методов машинного обучения и искусственного интеллекта для обработки данных дистанционного зондирования и геофизических исследований позволяет создавать более точные модели месторождений и прогнозировать изменения запасов во времени. Интеграция всех данных в единые цифровые системы повышает оперативность принятия инженерных решений и эффективность управления проектами.

Таким образом, современная оценка запасов песка и песчано-гравийной смеси представляет собой комплексный процесс, включающий полевые исследования, лабораторные анализы и цифровое моделирование. Ее применение обеспечивает точное планирование добычи, снижение затрат, повышение качества дорожного строительства и минимизацию экологического воздействия. В условиях интенсивного развития инфраструктуры использование современных методов оценки запасов становится необходимым условием эффективной реализации проектов строительства карьерных и технологических подъездных дорог.

Литература:

1. Абрамов А. А. Основы геологии и разведки месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 2016.
2. Андреев В. В., Блинов А. П. Геоинформационные системы в инженерной геологии. М.: Академия, 2018.
3. Беляев Н. Н. Инженерно-геологические изыскания для строительства. М.: Стройиздат, 2017.
4. Виноградов А. П. Методы оценки запасов строительных материалов. М.: Недра, 2015.
5. Герасимов И. П. Инженерная геология. М.: Высшая школа, 2014.
6. Горелик А. Л. Геостатистические методы в оценке запасов полезных ископаемых. М.: Недра, 2019.
7. Демидов С. В. Применение ГИС в горном деле и строительстве. СПб.: Питер, 2020.