Формирование физико-механических свойств намывных песчаных грунтов в аридных условиях

- 2 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ ..... ................................................. 4
Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ФОРМИРОВАНИЯ
ШЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАМЫВНЫХ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ............................................. 10
1.1. Состав, строение и свойства намывных песчаных грунтов............................................... 10
1.1.1. Состав намывных грунтов .................... 10
1.1.2. Структура и текстура намывных песчаных грунтов..................................... 12
1.1.3. Плотность намывных песчаных грунтов. . 16
1.1.4. Физико-механические свойства намывных песчаных грунтов ................................. 19
1.2. Изменение физико-механических свойств намывных песчаных грунтов во времени ........................ 21
1.2.1. Уплотнение намывных песчаных грунтов . 22
1.2.2. Упрочнение намывных песчаных грунтов . 25
1.2.3. Физико-химический фактор упрочнения намывных песчаных грунтов....................... 35
Глава П. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗУЧЕННЫХ
ОБЪЕКТОВ.......................................... 42
2.1. Исследование разновозрастных намывных песчаных грунтов в массиве .................................. 42
2.2. Инженерно-геологическая характеристика объектов для экспериментального изучения................... 46
2.3. Лабораторно-экспериментальные исследования формирования свойств песчаных грунтов .... 60
- 3 -
стр.
Глава Ш. КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАМЫВНЫХ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ В МАССИВЕ................................................... 64
3.1. Вещественный состав намывных песчаных грунтов
к его изменения в аридных условиях.................. 64
3.2. Уплотнение и упрочнение намывных песчаных грунтов в аридных условиях ............................... 71
3.3. Статистический анализ результатов исследований 77
Выводы................................................... 86
Глава 1У. ЭКШЕШШП’АЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ НАМЫВНЫХ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ......................................................... 89
4.1. Влияние влажности и режима сушки на уплотнение песков.................................................... 89
4.2. Деформация песков при переменном режиме влажности ................................................... 98
4.2.1. Влияние периодического увлажнения-высушивания на деформацию песков........................ 98
4.2.2. Деформационные изменения песчаных грунтов при многократной длительной фильтрации воды..........................................109
4.3. Влияние водно-растворимых солей на уплотнение песчаных грунтов..........................................116
4.4. Исследование процессов структурообразования в песчаных грунтах......................................... 128
Выводы....................................................133
Глава У. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УЧЕТУ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ
НАМЫВНЫХ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ВО ВРЕМЕНИ...................136
Общие выводы.....................................................140
Литература......................................................142
14
Таблица 1.1
Значения коэффициента окатаяности зерен (К0) грунта
при намыве
Размер фракций, мм Значения К0 для грунта
і карьер-, ♦ ! НОГО } намытого на расстоянии провода, м от пульпо-
• ! 4 ! і ЗО І і 60 І 135 I 1 І 160 ;
I - 0,5 69 62 53 - 51
0,5 - 0,25 52 49 41 36,5 35
0,25- 0,1 42 32 25 25,5 25,5
0,1 16 13,5 11,5 6,5 6
тесно связана с составом и условиями образования грунтов.
Впервые текстуры намывных грунтов были описаны И.Я.Русиновым (1958). В зависимости от гидравлических особенностей потока пульпы формируется микрослоистая, слоисто-грядовая и смятая текстура. Микрослоистая текстура является основной. Для нее характерна такая последовательность напластований:
а) намытый слой разнородного состава;
б) тонкий промежуточный переходный слой, состоящий из частиц того же грансостава, как и предыдущий слой, но в котором больший удельный вес имеют мелкие фракции;
в) тонкий слой мелких частиц, ограниченный снизу размытой и уплотненной поверхностью раздела.
Между поверхностями раздела часто наблюдаются микрополости. Образование микрослоистой текстуры объясняется специфическим характером перемещения и укладки частиц при намыве. Слой разнородного состава формируется при непрерывном движении и укладке ча-
- 15 -
стиц всех фракций. Периодическое прохождение скоплений мелких частиц приводит к образованию тонкого слоя мелких частиц.
Возникновение слоисто-грядовой текстуры происходит, когда движение и укладка частиц подчиняется механизму грядового перемещения грунта. В этом случае наблюдается следующая слоистость намывной толщи:
а) слой крупных частиц, образованный при оплыве грунта с вершины подвигающейся гряды на размытую поверхность перед грядой;
б) промежуточный переходный слой, состоящий из частиц различной крупности;
в) слой наиболее мелких частиц, подрезаемый уплотненной размывом плоскостью раздела.
Смятая текстура образуется в условиях антидюнного переотло-жения намывного грунта. Для этого типа текстуры характерно отсутствие слоистости и наличие в толще грунта большого числа микрополостей.
Специфической особенностью намывных грунтов, которая отличает их от всех других видов искусственно образованных массивов, является закономерная пространственная ориентировка слагающих эти грунты частиц. Во-первых, все частицы намывного грунта уложены своей продольной осью в плоскости наслоений. Во-вторых, все частицы в горизонтальной плоскости тлеют явно выраженную ориентацию и уложены своей продольной осью под определенным углом к направлению движения потока пульпы. Так, согласно исследованиям В.А.Филимонова (1981), угол между длинной осью крупных частиц и направлением потока составляет 40-50°.
Текстура намывных песчаных грунтов является фактором, обуславливающим их неоднородность и анизотропность. По данным И.Я. Русинова (1958), намывные грунты с микрослоистой текстурой обла-