Geum.ru

Н. А. Грунтоведение, механика грунтов и геотехника

Вид материалаДокументы
Подобный материал:

Осипов В.И., Румянцева Н.А.


Грунтоведение, механика грунтов и геотехника


Проблемы грунтоведения, механики грунтов и геотехники широко рассматривались на конгрессе в связи с различными видами строительства, инженерной защитой территорий и населения от опасных природных процессов, изучением горных пород как строительных материалов и др. Статьи, представленные по этой проблематике (не менее 120), оказались «разбросанными» в широком спектре специальных и тематических симпозиумов.

Наибольшее количество статей было включено в программу симпозиумов G.02.01 «Инженерная геология, связанная с большими гражданскими и горными работами», G.02.03 «Взаимосвязь между механикой рыхлых и скальных грунтов и инженерной геологии в связи с оценкой устойчивости склонов и подземными работами», G.02.05 «Строительный материал для больших инженерных работ», G.02.04 «Опускание поверхности грунта и просадка», G.02.02 «Прогресс в геотехнической классификации». Большинство из них посвящено описанию выполненных работ в различных грунтовых условиях и относятся к разряду “Case Study”, т.е. работ по обмену опытом. В этих работах, как правило, отсутствуют какие-либо новые оригинальные разработки в области грунтоведения, механики грунтов и геотехники. Поэтому ниже рассмотрены только те доклады, в которых содержатся новые данные, имеющие фундаментальный характер, или описываются принципиально новые методики и методы исследований.

Ряд интересных докладов посвящен изучению свойств отдельных типов пород. Так в статье Мейсина К. (Meisina C.) рассмотрено свойство глин давать усадку при высушивании. Ущербы при дорожном строительстве, связанные с усадкой глин, достигают в Италии 20% от стоимости сооружения дорог. Особенно существенными эти потери были в засушливые годы 1989-1993 и 1998-2000. Возникающие проблемы связаны во многом с отсутствием соответствующей классификации глин по степени усадки и надежных методов оценки усадки. Для решения этой проблемы авторы считают необходимым: 1) осуществлять построение геологической модели по трассе строительства, 2) выявлять потенциальную способность грунтов к усадке, 3) количественно оценивать усадку грунтов, 4) оценивать глубину активной зоны. Для оценки последнего параметра нужно определять всасывающую способность грунтов по глубине.

Несколько докладов посвящено изучению просадочности лессов. Китайские ученые (Liu Xu at all.) описывают новый метод расчета деформации лесса при просадке, основанный на детальной структурной модели, построенной на основании данных о размерах пор и критерии просадочности. Последний вычисляют как отношение объемов разрушенной и неразрушенной породы. На основе этого построены гипотетические модели для оценки деформации лесса. Расчетные данные сопоставлялись с результатами испытаний лессов на просадочность в приборе трехосного сжатия.

В докладе Ершовой А. (Yershova A.) приводятся общие закономерности распространения и просадочности лессов в Северной Евразии. К их числу относят: 1) увеличение мощности лессовых толщ с севера (5-10 м) на юг (до 20-40 м); 2) возрастание в южном направлении цикличности лессовых разрезов и количества погребенных горизонтов почв; 3) отсутствие в северной зоне просадочности лессов, а в южной зоне просадочность при дополнительной нагрузке может достигать 50-100 см.

Мавлянова Н.И. с соавторами (Mavlyanova N. at all.) обращает внимание на три основные аспекта изучения просадочности лессов: 1) формирование просадочности, 2) механизм просадочности, 3) методы предотвращения разрушения или восстановления просадочных свойств.

В докладе Смикач-Клосс Б. с коллегами (Smykatz-Kloss at all.) говорится о том, что в многочисленной литературе источником формирования лессовых толщ считают отложения водно-ледниковых равнин. Авторы рассматривают другую возможность формирования лессов – за счет отложений шельфа в периоды обмеления моря и его отступления, что неоднократно случалось в четвертичный период. С этими отложениями они связывают эоловый перенос и накопление лессового материала в Германии и Франции. В подтверждение своей гипотезы они приводят данные о близости минерального состава и микрофауны отложений шельфа и лессов.

Применительно к скальным грунтам наиболее важной проблемой остается изучение трещиноватости. Этот вопрос рассматривает статье Хи с коллегами (Xu J. at all.). Они изучали геометрические особенности трещин в скальных грунтах (гранитах) в связи с работами по выбору площадки в северо-западной части Китая (район Бейшан). Исследования проводились с применением цифровой фотокамеры на хорошо расчищенных вертикальных обнажениях гранитов площадью от 20 до 2600 м2. Съемка велась по сетке 1х1 м методом сканирования. Полученные фотографии тщательно обсчитывали с помощью специальных программ и определяли набор геометрических параметров трещин. По полученным данным строили двух и трехмерные модели трещиноватого массива и оценивали плотность трещиноватости, длину трещин и другие параметры.

Интересные данные приведены в докладе Бург Д. И др. (Burg J. at all.) по экспериментальному изучению сдвига скальных пород в экстремальных термодинамических условиях: при температуре до 1600о К и давлении до 500 МPа. Исследование проводилось в приборе торцевого среза, специально сконструированном для этих целей в Швейцарии. Исследовался реологический процесс в скальных грунтах за счет пластического и катакластического течения. Рентгеноскопические исследования позволили установить тесную взаимосвязь между деформацией образца и кристаллографической ориентацией его структуры в результате динамической рекристаллизации. Были выявлены специфические особенности деформирования кристаллов кальцита, мусковита, гипса, агрегатов альбита и кварца и других.

Несколько работ посвящено изучению скальных пород на начальной стадии исследований с применением показателя качества пород - (RQD) (Carreco A. at all.) и геологического показателя прочности (GSI), разработанного Хоском и Брауном, а позднее Хоском и Мариносом (Marinos V. at all.).

Часть докладов посвящена различным аспектам изучения скальных грунтов как строительных материалов. Так тщательное исследование влияния петрографических особенностей карбонатных пород на их инженерно-геологические свойства в связи с дорожным строительством проведено в Алжире (Abderrahmane B. at all.). В Японии были проведены исследования влияния отрицательных температур на поведение туфов в связи с изучением устойчивости склонов, сложенных этими породами. Было установлено, что при температуре –20оС прочность на сжатие и на разрыв туфов возрастает с увеличением содержания в них воды. При этом градиент роста прочности на разрыв выше, чем прочности на сжатие. Изменяется и характер деформации: при отсутствии воды деформация носит упругий характер вплоть до пиковой прочности, в водонасыщенном состоянии поведение туфа при деформировании становится нелинейным. Прочность на сжатие и разрыв водонасыщенного туфа возрастает при уменьшении температуры от –5 до –200С, в то время как в сухом состоянии она остается постоянной при изменении температуры. Кроме того, в водонасыщенном состоянии прочность существенно возрастает при увеличении скорости деформирования. Установленные особенности поведения туфа объясняются свойствами льда, образующегося в туфе при его насыщении водой.

В докладе Кунита Ф. И др. (Quinta F. at all.) приведены результаты исследования выветриваемости алевритов и аргиллитов триассового возраста из района Коимбра (Португалия). Было установлено быстрое падение прочности этих пород при их водонасыщении. Шестикратное увлажнение аргиллитов и алевролитов вызывало полную потерю ими прочности. Изучение состава и структуры пород позволило авторам придти к выводу о том, что причина потери прочности - действие капиллярных сил, которые появляются при подсушивании пород и исчезают при их водонасыщении. При каждом цикле подсушивания напряжения, создаваемые капиллярными силами, разрушают структуру породы и обусловливают ее выветривание.

Явауварден У. с соавторами из Шри-Ланка (Jayawardena U. at all.) изучал степень выветрелости скальных пород, используя отношение скорости упругих волн в невыветрелых и выветрелых разностях этих пород. Авторам удалось установить хорошую корреляцию коэффициента выветрелости с величиной прочности при испытании сферическим наконечником (штампом).

В докладе Геранд У. (Gerand Y. at all.) описывается технология изучения капиллярных явлений в гранитах с применением рентгеновской томографии. Цель исследований - изучение взаимосвязи между распределением пористости в образце с его проводимостью и проницаемостью.

Учеными из Бразилии (Prado J. at all.) описана методика изучения гранулометрического состава дисперсных латеритных грунтов с помощью лазерного гранулометра с применением различных методов дисперсирования исходных образцов. Отмечено, что испытанная технология позволяет легко и оперативно приводить гранлометрический анализ грунтов.