Delist.ru

Роль геоэкологических факторов в формировании плывунности песчаных грунтов (02.10.2009)

Автор: Лебедева Мария Дмитриевна

Приведена инженерно-геологическая характеристика исследованных грун-тов. Для изучения прочности структурных связей песчаных грунтов при различ-ных геоэкологических воздействиях были отобраны образцы трех генетических типов - аллювиальные, флювиогляциальные и моренные в Москве и Московской области (рис. 1). На основе анализа данных изысканий получены характеристики песчаных грунтов, по которым для дальнейших исследований в лаборатории были отобраны пески (табл.2). Отбор проведен с учетом параметров, влияющих на плывунность. Экспериментальные исследования проводились также на образцах песков другого генезиса: эоловые пески (Ашхабад), морские пески (Одесса). Представлены результаты лабораторных исследований структурной прочности песков при различной влажности, температуре и химическом загрязнении.

Содержание фракции <0.005 мм

, % Коэффициент пористости, е Степень водо-насыщения, Sr Показатель морфо-логии, ?

? Частиц ?s

Аллювиальные пески          

г. Москва, ул. Волхонка, д.6 аQ3 1,65 2,66 0,08 песок мелкий kн=2,3  0,85 0,75 0,43 0,36

1,65 2,66 0,1 песок пылеватый kн=2,0 -  0,65 0,5 0,34

г. Москва, Пр.Мира,вл.

211, КЦ "Ростокино" aQ3 1,8 2,66 0,08 песок мелкий kн=1,9 0,67 0,6 0,35

Ледниковые пески (моренные)

г. Москва, ТОК Курский вокзал gQ2dn 1,96 2,7 0,18 песок мелкий kн=1,7  0,6 0,6 0,81 0,65

Озерно-водноледниковые пески

Захарково,

Красногорский р-н МО fgQ1st-dns 1,67 2,66 0,16  песок пылеватый kн=2,4 2,92 0,60 0,69 0,26

г. Москва, Проспект Мира, вл.211, КЦ"Ростокино" fgQ1-2dns-ms 1,88 2,66 0,08 песок мелкий kн=3  3,21 0,525 0,31 0,26

г. Москва, ул. Волхонка, д.6 fgQ2 0,7 2,66 0,1 песок мелкий kн=2  3,2 0,715 0,5 0,4

Эоловые пески

Ашхабад eoQ4

Песок мелкий kн=2,7 0,7 1,8

Морские пески

Одесская ТЭЦ mQ4

Песок пылеватый kн=6,1 2,5

Рис. 1. Фрагменты инженерно-геологических разрезов. Объекты: а) г.Москва, ТОК на площади Курского вокзала. б) г. Москва, ул.. Волхонка,

Рис. 1. Фрагменты инженерно-геологических разрезов. Объекты: в) г. Москва, Проспект Мира, вл.211. г) Московская обл., д. Захарково, левобережная пойма р.Москвы.

Для выявления роли влажности в изменении прочности песчаных грунтов испытана серия образцов в воздушно-сухом, естественно влажном и водонасыщенном состояниях (рис.2).

Из рис. 2 видно, что при насыщении водой песчаных грунтов наблюдается понижение их прочности. Высушивание приводит к сокращению подвижности песков. Практически все песчаные грунты обладают наибольшей прочностью при влажности 3-7%, когда связности способствуют как имеющиеся структурные связи, так и капиллярное давление менисков, внутреннее трение и эффект зацепления песчаных зерен. В воздушно-сухом состоянии наибольшую величину прочности по конусу имеют флювиогляциальные и озерно-ледниковые пески, в которых коллоидные и глинистые примеси играют структурообразующую роль. Из представленных результатов следует вывод о том, что при водонасыщении плывунность песчаных грунтов значительно увеличивается за счет потери структурной прочности связей между частицами песка, причем в флювиогляциальных песках это снижение наиболее значительно. Меньше всего увлажнение повлияет на плывунность эоловых

Рис. 2. Влияние влажности на прочность песков

Для выявления роли температуры в изменении структурной прочности песков изучена серия образцов (аллювиальных, моренных и флювиогляциальных, элювиальных и эоловых песков) с естественной влажностью и ступенчато нагревалась с t = (20о- 60о ) с интервалом 10 град. (В этих пределах повышается температура грунтов вблизи тепловых магистралей), с оценкой прочности по конусу. Далее исследованы грунты в водонасыщенном состоянии. Результаты представлены на рис. 3,4

Как видно из рис.4 существенным оказалось повышение t до +40о. Дальнейшее повышение t не сказалось на изменении структурной прочности грунта. При естественной влажности, при увеличении температуры во всех образцах наблюдается понижение их прочности. При нагревании до 40оС плывунность песков увеличивается. Наиболее резкое понижение прочности песков отмечено у флювиогляциальных (370·102 -160·102 Па), у моренных отмечены значительные изменения прочности (330·102 - 145·102 Па), наименьшему влиянию t подвержены аллювиальные пески, понижение прочности составляет (320·102-250·102Па). Прочностное поведение исследованных песчаных грунтов обусловлено типом структурных связей, которые в них наблюдаются. По Платову Н.А. в эоловых песках преобладает наиболее слабый тип структурных связей – капиллярный. Поэтому изменение влажности и температуры оказывает наименьшее влияние на пески данного типа. Аллювиальные, моренные и морские пески имеют капиллярный, коагуляционный и пластифицировано-коагуляционный типы структурных связей, и за счет последнего типа они более чувствительны к изменению влажности и температуры. Наибольшей «чувствительностью» при изменении влажности и температуры обладают флювиогляциальные и озерно-ледниковые пески, поскольку в них преобладают пластифицировано-коагуляционные связи.

Рис. 3. Влияние температуры на прочность песков различного генезиса

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=40о, 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 Cl1- и катиона Li1+ /выдержка в растворе t=6 мес/

загрузка...