Автореферат: Роль геоэкологических факторов в формировании плывунности песчаных грунтов

Рис. 3. Влияние температуры на прочность песков различного генезиса при Wе

Рис. 4. Влияние температуры на прочность водонасыщенных песчаных грунтов различного генезиса.

Изучение деформационных и реологических свойств песчаных грунтов при статическом воздействии в условиях повышения температуры грунта.

Для характеристики деформационного поведения песчаных грунтов при температурных воздействиях применялась методика наименьшего числа инва-риантных показателей. При помощи пластометра Ребиндера была изучена кинетика развития осадки конуса при постоянной нагрузке при различных температурах песчаных грунтов трех генетических типов: аллювиального, моренного и флювиогляциального и озерно-ледникового. Результаты представлены на рис.5, 6, 7.

Рис.5. Кинетика развития осадки конуса при Р=const аллювиальных песков при различных температурах.

Рис.6. Кинетика развития деформации при Р=const моренных песков при различных температурах.

Рис.7. Кинетика развития деформации при Р=const флювиогляциальных песков при различных температурах.

Как видно из рис 5, 6, 7 наибольшее влияние на реологические свойства температура оказывает в моренных песках. При одной и той же нагрузке осадка конуса в песках при t=20 ^о составила в среднем 0,8 мм, а при t=40 - 0,9 мм, в флювиогляциальных песках - осадка конуса на 0,05мм больше при t=40^о, чем при 20 град.

Для выявления роли геоэкологических химических воздействий на проявление плывунных свойств песчаных грунтов, были исследованы пески во взаимодействии с различными солями. В экспериментах было использовано два образца песков различной генетической принадлежности: аллювиальные и флювиогляциальные.

В нормальных растворах солей образцы выдерживались в общей сложности около 6 мес, в течение которых ежемесячно определялись параметры прочности. При испытаниях конусом фиксировалась влажность образца, так как некоторые соли гигроскопичны, например СaСl₂. В результате проведенных исследований были получены следующие данные о влиянии растворов солей на процессы формирования прочности в песчаных грунтах аллювиального и флювиогляциального генезиса.(табл. 3)

Таблица.3 Результаты изучения упрочнения песков в растворах солей Cl^1- и катиона Li¹⁺ /выдержка в растворе t=6 мес/

Согласно данным, полученным по окончании шестимесячной выдержки образцов, оказалось, что прочность песчаных грунтов в большинстве случаев со временем растет, причем один и тот же ион по-разному воздействует на различные пески, так как Li для флювиогляциальных песков в присутствии ионов Сl, СО₃, SO₄ и NO₃ оказал упрочняющее действие по сравнению с водой. Зерна аллювиальных песков проявили большую тенденцию к образованию новых структурных связей в условиях химического загрязнения, а нежели зерна флювиогляциальных и озерно-ледниковых песков. Наименьшей способностью к образованию новых структурных связей обладают эоловые песчаные грунты. Это обусловлено характером поверхности песчаных грунтов различного генезиса. Сравнивая влияние на прочность флювиогляциальных песков растворов разного ионного состава, было установлено, что по анионам прочность испытанных образцов убывает от сульфатов к галогенам; а по катионам - наибольшее влияние оказывают Li, Na. На упрочнение аллювиальных песков наибольшее влияние оказывают: из анионов - сульфаты и галоиды; из катионов Na, затем Li. Проведенный анализ результатов исследований воздействия на один песок разноименных ионов показал, что с ростом активности ионов /по ряду К, Na, Li, Al// возрастает способность песка образовывать структурные связи, т.е. плывунность уменьшается.

Из проведенных исследований следует вывод о том, что прочностные свойства песков формируются при значительном влиянии химического состава среды, активности ее ионного состава и генезиса песков.

Глава 6. Рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследованиий песчаных грунтов, необходимых для оценки их плывунности.

Инженерные изыскания представляют собой важнейший этап любого строительного процесса. От полноты, программы и качества их проведения зависит уровень достоверности исходной информации для проектирования, что в конечном итоге, во многом определяет стоимость и успех строительства в целом и надежность функционирования объекта при последующей эксплуатации.

Всевозможные техногенные, в данном случае геоэкологические, факторы, особенно действуя в невыгодном сочетании, предъявляют специальные требования к проектированию и строительству в условиях городской застройки, заставляя проектировщиков для обеспечения надежной работы сооружения в течение всего срока эксплуатации прогнозировать возможные изменения (ухудшения) инженерно-геологической обстановки. В строительной практике важно определить способность грунта переходить в плывунное состояние, а в условиях современного строительства в сложных геологических условиях и тесной городской застройки это особенно важно, учитывая многочисленные техногенные воздействия на грунты.

Для точной оценки способности песчаного грунта переходить в текучее состояние необходимо выполнить следующие исследования и получить соответствующие показатели (табл.4). Плывунность песчаных грунтов оценивается по совокупности показателей, приведенных в таблице 4. Чем больше показателей будут иметь «критические» значения, обуславливающие плывунность, тем больше вероятности проявления плывунности у данного конкретного песка. Помимо показателей, данных в табл. 4, необходимым является химический анализ грунтовых вод. При этом прежде всего следует тщательно оценить наличие в воде ионов быстрорастворимых солей: NaCl, MgCl₂, Na₂SO₄, Mg₂SO₄, Na₂CO_3.

Таблица 4.

Очевидно, что для принятия правильного проектного решения необходимо иметь максимально полную и достоверную информацию об участке строительства и его непосредственном окружении.

С рассматриваемых позиций при оценке возможной плывунности песков наиболее важным является исследование гидрогеологических условий территории с целью выявления и прогнозирования подтопления территории с обязательной развернутой оценкой химического состава грунтовых вод, а также требуется точное установление инженерных коммуникаций, теплотрасс, транспортных туннелей, и других источников техногенных воздействий.

ВЫВОДЫ

1. На основе анализа ранее выполненных работ и результатов собственных исследований автора выявлены основные показатели, определяющие плывунность песчаных грунтов, а также внешние факторы, влияющие на развитие плывунности.

2. Геологическая среда, сложенная, различными песчаными грунтами, в пределах урбанизированных территорий под влиянием техногенных воздействий (увлажнения, гидравлического давления воды, химического загрязнения грунтовых вод, изменения температуры и т.д.), претерпевает существенные изменения состава и структуры грунтов, негативно влияющие на их прочностные и деформационные свойства.

3. По результатам комплексного изучения песчаных грунтов объектов Москвы и МО, выявлен ряд геоэкологических факторов, влияющих на проявление плывунности песков: подтопление, нагрев грунтов и их химическое загрязнение.

4. В результате подробного изучения характера и прочности структурных связей песчаных грунтов различного генезиса при различных воздействиях, установлено, что влажность и температура оказывают существенное влияние на прочностные характеристики песков, что отражается на их плывунности. В зависимости от преобладания капиллярных, коагуляционных или коагуляционно-пластифицированных структурных связей влияние этих факторов выражено в разной степени. Наибольшее влияние сказывается на песчаные грунты с коагуляционно-пластифицированными связями.

5. Техногенный гипергенез на урбанизированных территориях, как результат комплекса природных и техногенных воздействий, обладает большим потенциалом влияния на плывунность песков. Влажность, температура и химический состав воды изменяет структуру и состав песков, что означает - в результате техногенеза формируется новый «постгенетический» тип песка.

6.Влияние техногенных факторов на плывунность связано с особенностями морфологии, гранулометрического и химико-минерального состава песков, в частности, плывунность флювиогляциальных песков выражена в большей степени, нежели в аллювиальных и моренных.

7. При проведении инженерно-геологических изысканий и при лабораторных исследованиях прочностных характеристик песчаных грунтов следует учитывать не только их актуальные показатели, но и динамику изменения их свойств при геоэкологических воздействиях: подтоплении, повышении температуры и химическом загрязнении грунтов.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ

1. Лебедева М.Д. Роль физико-механических параметров песков в формировании псевдоплывунных свойств в условиях техногенеза. Сборник докладов конференции молодых ученых МГСУ «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» , Москва, 2005г.

2. Лебедева М.Д. Некоторые вопросы влияния техногенных воздействий на структуру и свойства дисперсных грунтов. Сборник докладов на торжественном заседании кафедры ИГиГЭ в честь 70-летия основания и 100-летия со дня рождения Л.Д.Белого «3-и Денисовские чтения». Москва, 2005г, с.97-101.

3. Лебедева М.Д. Подтопление как один из основных факторов проявления плывунных свойств у песчаных грунтов, Вестник МГСУ, №4, 2007г., с. 103-106

4. Платов Н.А., Лебедева М.Д., Круглова Н.Д., Лаврова Н.А. Оценка изменения свойств грунтов под влиянием техногенных факторов. Сборник докладов «IV-е Денисовские чтения» «Проблемы обеспечения экологической безопасности строительства», Москва, 2008г.

5. Лебедева М.Д., Потапов А.Д. О комплексной оценке проявления плывунности песчаных грунтов при инженерно-геологических изысканиях в осложненной геоэкологической обстановке. Вестник МГСУ, №2, 2009г., с. 111-115

6. Лебедева М.Д., Платов Н.А., Потапов А.Д., Лаврова Н.А. Об актуальности оценки возможного изменения свойств грунта при инженерных изысканиях в современных условиях техногенеза, Вестник МГСУ, №2, 2009г., с.120-124