Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Оптимизация комплекса методов изучения механических свойств глинистых грунтов при изыскании для строительства подземных сооружений (на примере ускорительно-накопительного комплекса УНК)

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация комплекса методов изучения механических свойств глинистых грунтов при изыскании для строительства подземных сооружений (на примере ускорительно-накопительного комплекса УНК)"

министерство науки, застой теж и те^ической политик!

российской «егераузуга

КОМИТЕТ ПО ШСПЕЯ жолк МОСКОВСКИЙ ОЗЛЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ ИНСТИТУТ им.С.ОРДРОНИКИДР^

На права* рукописи

Курдыш Сергей Борисович

ОПТИМИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА МЕТОДОВ ИРУЧЕЩЯ МЕТАНШЕСКРГГ

свойств глинисты* грунтов тгот изысканшг для строительства подземных сооружений

/ на примере ускорительно-накопительного комплекса УНК /

Специальность 04.00,07-Инженерная геология,грунтоведение, мер зло то ведение

АВТОРЕФЕРАТ дассертапии на соискание ученой степени кандидата геолого-таяералогическнх наук

Москва-1992

Работа выполнена в Государственном союзном проектном институте.

Научный г>уководитель- доктор геолого-минералогичеекит наук,

профессор Е.М.Пашкин

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогичеекит наук,

профессор СТ.Н.Чернышев

кандидат геолого-минералогичеекит наук В.И.Кузькин

Ведущая организация- Государственный ордена Октябрьской революции и ордена Трудового Красного Знамени проектно-изыскательский институт " МЕТРОГЖРО ТРАЧС "

Занята диссертации состоится 24 декабря 1992г. в 15 ч. на заседании специализированного совета К.063.55.04 в

Московском геолого-разведочном институте им. С.Орджоникидзе / МГРРГ / по адресу: 1174Р5, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 23, ауд. Г-^3?

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГРИ.

Просим Бас принять участие в работе специализированного совета или направить Ваш отзыв в 2-х экз. с заверенной печатью подпись: по указанному адресу на имя ученого секретаря совета. Автореферат разослан // 1992г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат геолого-шнералоги-ческиг наук, профессор

В.М.Кононов

► Ц,ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Акт УААЬНОСТЬ РАБОТЫ.

Определение механических свойств грунтов имеет большое значение при проведении инженерно-геологических изысканий при строительстве подземных сооружений. Особенно эта проблема актуальна при строительстве подземных сооружений в платформенных условиях, когда сооружения зачастую расположены в глинистых грунтах.

При проектировании подземных горных выработок величина модуля деформации породного массива используется, в частности, при расчете нагрузки на крепь подземных сооружений в условиях совместного деформирования крепи и массива. Величина совместного деформирования записывается при этом в виде:

1иР)=и0+1ДР),

где иР)- смещение контура породного массива и крепи;

11о - смещение контура породного массива до ввода крепи в работу;

IX Р)- перемещение контура крепи под нагрузкой.

Величина и„,(Р) является очень важной при проектировании подземных сооружений, поскольку определяет условия размещения в них технологического оборудования.

Величина модуля деформации Е входит в формулы для определения как 1Ц(Р), так и и»: , ,

иДР)-!-

я- Ео*. п+г-г*

цЗ гф, где

Е - модуль деформации породного массива; рЬ - бытовое давление в грунте;

Р - нагрузка на крепь; л.и - деформационные характеристики массива, отражающие его технологическую неоднородность;

функция расстояния Ь от забоя до места ввода крепи в ра-

ак

боту, изменяющаяся от 0 до 1.

Как видно в приведенных формулах, величина смещения контура выработки обратнопропорциональна модулю деформации массива грун-

- г -

та.

Прочностные характеристики грунтов в расчетах подземных горных выработок применяются, например, при определении высоты вывала грунта в условиях сплошного сводообрушения:

Ь ----------- - 1), где

уп

Я - радиус выработки;

Щ - угол внутреннего трения грунта;

Св - сцепление грунта; у И - бытовое давление.

Большое количество различных полевых методов исследования грунтов, несоответствие получаемых с их помощью значений характеристик, а так ме различные условия их применения вызывает необходимость разработки оптимального комплекса методов определения механических свойств грунтов.

Проблемы оптимизации инженерно-геологических исследований рассматривались в работах Г. К Бондарика, Л Н. Воробкова, Т. И. Грязнова, КВ. Дудлера, Е Ш. Загирова, И.С. Комарова, ЕВ. Луш-никова, В. И. Осипова, Ю. Г. Трофименкова, В. И. Ферронского, Ю. А. ©гамака и др. исследователей. Однако в большинстве этих работ комп-лексирование проведено для условий инженерно-геологических изысканий для строительства наземных сооружений, комплексирования методов на основе одного способа проходки выработок, создания комплекса методов для решения задач изучения условий залегания, состава и физических свойств грунтов. В других работах рассматриваются общие принципы оптимизации ингкенерно-геологических изысканий, математические методы определения числа точек опробования грунта и расположения этих точек.

Таким образом, методика оптимизации комплекса методов определения механических свойств грунтов для целей подземного строительства разработана недостаточно. Требуется создание такого комплекса полевых и лабораторных методов определения деформационных и прочностных свойств грущгов, который позволил бы получить достоверные характеристики грунтов на всех стадиях инженер-

но-геологических изысканий.

целью данной работы является создание оптимального комплекса методов определения деформационных (модуля общей деформации Е) и прочностных (угла внутреннего трения^ сцепления С) свойств глинистых и песчано-глинистых грунтов, в которых расположены подземные сооружения УНК.

Б соответствии с поставленной целью автором решается ряд конкретных задач, основными из которых являются:

- определение принципов оптимизации комплекса методов исходя из конкретных задач, стоящих на каждой стадии инженерно-геологических изысканий;

- уточнение возможностей использования различных методов в конкретных инженерно-геологических условиях;

- проведение анализа результатов выполненных исследований, взамосвязи характеристик полученных разными методами, влияния геологических условий площадки на характеристики грунтов, изменения этих характеристик при вскрытии грунтов подземными выработками. ^

В процессе выполненных исследований получены следующие результаты, обладающие научной новизной:

- оценена чувствительность различных методов определения прочностных свойств грунтов: наиболее чувствительным является метод искиметрии, наименее - метод статического зондирования;

- выявлен нестационарный решм изменчивости показателей механических свойств глин верейского и степевского горизонтов при стационарном режиме изменения их физических характеристик;

- получены значения коэффициентов анизотропии модуля деформации глин верейского и стешевского горизонтов, показана его зависимость от текстуры грунта;

- показано, что отложения верейского горизонта однородны с точки зрения их деформируемости;

- определены значения моду.пя деформации глин верейского и стешевского горизонта в естественном залегании, имеющие нестационарный релшм изменчивости;

- показано, что величина переходного коэффициента мезду зна-

чениями модуля деформации, определенными по результатам прессиометрических и штамповых испытаний, равна коэффициенту анизотропии грунта;

- величина переходного коэффициента ш между результатами компрессионных и полевых (штамповых или прессиометрических) испытаний на площадке УНК имеет нестационарный режим изменчивости;

- установлена зависимость между величинами давлений предела пропорциональности при прессиометрических испытаниях и бытовым давлением в грунте.

ЦрАКгичсСКФе ьМчйле РА£€>ты.

Практическая ценность работы заключается в совершенствовании методики оптимизации комплекса методов определения механических свойств глинистых грунтов при изысканиях для подземных сооружений. Предложенные принципы оптимизации позволяют создавать комплексы методов определения механических свойств грунтов изменяющееся в зависимости от конкретных инженерно-геологических условий площадки строительства подземных сооружений, стадии проведения изысканий и условий производства работ.

При этом появляется возможность представить процесс выбора рационального комплекса как единое целое, а при анализе эффективности методов учитывать всю совокупность имеющейся информации, как качественной так и количественной.

<5с но в н ые?^ научные и практические результаты диссертационной работы обсуждались на научно-практических конференциях4 МГРИ в 1989-1992 гг. и использовались в хоздоговорных работах.

В основу работы положены материалы, полученные при производстве работ на площадке УНК, выполненных автором или при его участии, а так же материалы МГРИ и НИИОСП, выполняющих работы на плош^^ке ^УНК по субподрядным договорам. ' „ По теме работы опубликовано две статьи.

диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.

В первой главе приводится обзор принципов оптимизации проведения инженерно-геологических изысканий, предложенных различными авторами и разрабатываются принципы оптимизации комплекса методов определения механических свойств грунтов.

Во второй главе приводится описание факторов, влияющих на

формирование механических свойств глинистых грунтов на плошадке УЖ- ее стратиграфии, литологии и тектоники, трещиноватости глинистых грунтов, вмещающих сооружения УВД, а так же изменения трещиноватости грунтов при вскрытии их подземными горными выработкам!.

В третьей главе описываются результаты работ по изучению пространственной изменчивости глинистых грунтов площадки УВД, выделению в них инженерно-геологичесикх элементов и приводится выбор методов исследования механических свойств грунтов в соответствии с разработанными принципами оптимизации.

В четвертой главе приводятся результаты осуществления комплекса полевых опытных и лабораторных работ по определению механических характеристик грунтов на площадке УНК, анализ сопоставимости полученных результатов, пример их применения при строительстве подземных сооружений.

„ Общй объем работы страницы, рис, таблиц.

ЗАЩИЩАЕМЫ« л мог

Основные положения, защищаемые в настоящей работе, сводятся к следующему:

1. Предложенные принципы оптимизации позволяют выявить комплекс методов определения механических характеристик грунтов, необходимых для ревения задач, стоящих на всех стадиях инженерно-геологических изысканий для строительства.

2. По.'{язако,чго при стационарной рзпике изменения физических характеристик глинистых отлопений каменноугольного возраста наблюдается нестационарный реним изменения их механических

свойств*

3. Доказывается, что прессиометрическпе испытания являются основным методой изучения прочностных свойств глинистых отдо-кений каменноугольного возраста, учитывавши;: их структурные особенности.

- б -

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В геологическом отношении механические свойства глинистых грунтов морского генезиса, находящихся в сфере взаимодействия УНК должны рассматряватся теской з связи с геологической структурой района, его неотектоникой и современными фнзико - геологическими процессами.

Грунты вэрейского и стееевсного горизонтов, в которых расположены подземные сооружения УНК, откладывались в условиях морских бассейнов с ярко выраженными трансгрессиво-регрессивньш циклами. В грунтах верейского горизонта выделено шесть этапов осадко-какопления. Первый этап соответствует отложениям первой пачки щацкой толщи (С2зск1); второй этап - отлокэнияы второй, третьей и четвертой пачек падкой толщи (С2бс1<,.^; третий этап - отлогйни-ям первой и второй пачек альютовской толшд (СгаЬ-?); четвертый этап - отлокэниям первой пачки ордынской толщи (С¿оп); пятый и шестой этапы - отлокенияы второй и третьей пачек ордынской толща

Грунты стешевского горизонта разделены на толщи на основании изучения их минерального состава. Верхнюю часть слоя слагают глины преимущественно палыгорскитового состава, никнхга- преимущественно монтмориллонигового состава. Этими изменениями определяется различие физических характеристик грунтов верейского и стешевского гогизонтое.

Механические характеристики массива грунтов определяются помимо его минерального состава и Физических характеристик уровнем его структурно-тектонической раздробленности. Глины верейского и стешевского горизонтов разделены системами тектонических и лито-генетичэсих трещин на структурно-тектокичесгле блоки, размеры которых зависят от приуроченности грунтов к зонам тектонических нарушений, пересекающих площадку УНК

Разработка проблемы оптимизации в любой отрасли требует прежде всего установи; критерия оптимизации, который необходимо выбрать исходя из конечной цели рассматриваемого процесса. Что ка-

сается изучения физико-механических свойств грунтов, то необходимо получить информацию о механических свойствах массива грунта, позволяющих запроектировать систему сооружение-основание. Ш. Ш. Загировов рекомендует принять в качестве критерия оптимизации надежность всей системы. При этом удается учесть случайный характер инженерно-геологической информации, количественно характеризовать состояние всей системы в целом.

При зтом оптимальный комплекс методов должен отвечать следующем принципам:

- принцип обратной связи, на основании которого информация, получаемая при проведении работ, должна позволять принимать различные проектные решения в зависимости от получаемых результатов;

- принцип оптимальности, означающий оценку минимальных затрат на проведение работ, при которых обеспечивается нормативная на-дезяюсть проектных решений;

- принцип адаптации, предусматривающий корректировку плана проведения исследований по мере накопления информации.

Исходя из этих принципов, конкретных инженерно-геологических условий площадки и особенностей проектируемых сооружений применимость того или иного метода ;:ри изысканиях для подземных соо-ругэний мо:;:ет быть ограничена Например, применение широко распространенного в практике интанерно-геологических изысканий ието-да етатичесюзс нагрузок на штамп з данном случае не отвечает принципу оптимальности, т. к. требует огромных затрат средств м времени на проходку пурфов, шахт и т. п, для установки оборудова-ш:я. 3 то г.э врэ!'л значения деформационных свойств грунтов с той ;:з степныэ надежности могут быть получены с помощью прессиомет-р!;ч9С!С1х испытаний грунта.

Принцип адаптации предусматривает корректировку плана исследований по мере накопления инженерно-геологической информации. Такой информацией могут быть данные о структуре грунта, позволяющие внбрать те методы, область воздействия которых на массив больше величины элемента неоднородности массива или данные о техногенном воздействии на грунты при проходке горных выработок,

вызывающие необходимость включения в комплекс дополнительных методов для изучения этого явления.

Исходя из принципа обратной связи в комплекс должны включаться методы, позволяющие получить различные (прочностные и деформационные) характеристики грунта, используя которые можно принимать различные проектные решения при строительстве подземных сооружений.

Таким образом,оптимизация комплекса методов определения механических свойств грунтов должна осуществляться на основе принципов обратной связи, оптимальности и адаптации. В качестве критерия оптимизации при этом выступает надежность системы сооружение - основание.

На основании этих принципов те или иные методы изучения механических свойств должны включаться в комплекс с условием их применимости в конкретных условиях строительства сооружения, с учетом необходимости изучения массива грунта как сложной природной геосистемы.

Перед цринятием решения о применении методов исследования свойств грунтов был выполнен детальный анализ инженерно-геологических условий плошддки УНК.

С целью разделения толщи верейских и стешевских отложений на

инженерно-геологические элементы проведен анализ изменчивости

4-

показателей физических свойств грунтов в верткалькой плоскости.

На основе изучения графиков изменения показателей физических свойств грунтов в толще верейских и стесевскях отложений выделяются следующие инженерно-геологические элементы: в верейских отложениях - песок пылеватый глинистый (ИГЭ 12. 7. П) и глина твердая сланцеватая (ИГЭ 12.10.1); в стешевских отложениях - глина твердая, палыгорскитового состава (ИГЭ 17.10.1), глина твердая моитмориллонитового состава С ИГЭ 18.10.1) и глина твердая, из-вестковистая, кальцит-ыонтмориллонитового состава.

Для выявления изменчивости физических характеристик грунтов верейкого и стешевского горизонтов площадка УНК разделена на восемь участков в зависимости от условий залегания грунтов и приуроченности их к зонам тектонических нарушений. В соответствии с

этим разделением разделены на выборки массивы значений физических свойств грунтов. Проведенный анализ показал, ч>го закономерной изменчивостью в латеральной плоскости на площадке УНК обладает только показатели физических свойств глин стешевского горизонта палыгорскитозого состава.

При вскрытии глинистых грунтов подземными выработками происходит их интенсивное разуплотнение, они изменяют свои физико-механические характеристики. Изучение этого явления с помощью комплекса половых и лабораторных методов показало,что при вскрытии глин подземными выработкам! происходит увеличение значений влажности и коэффициента пористости (па 37 - 69%), уменьшение плотности на 8%. Наиболее сильно изменяются характеристики механических свойств грунтов: сцепление глины монтморилдонитсвого состава в нарушенной зоне уменьшается до 14% от исходного, компрессионный модуль деформации - до 8 - 35%.

Мощность зоны разуплотнения составляет около 1.0 м для физических характеристик грунта и около 2. 0 - 2. 5 м для его механических характеристик.

На основании принципов оптимизации комплекса методов определения свойств грунтов при проведении изысканий на^ пплошадке УНК предлагается использование следующих методов: комиссионные испытания грунта, испытания грунта искиметрией, микропенетрацией, крыльчатым и статическим зондированием на стадиях ТЭО и РП, прессионэтрические и штамповыэ испытания па стадии рабочих чертежей и испытания статической нагрузкой на штамп и компрессионные испытания на стадии оперативной разведки.

Этот комплекс методов позволяет получить достоверные значения деформационных и прочностных характеристик грунтов на всех стадиях инженерно-геологических изысканий с учетом структуры массива глинистых грунтов,обусловленной его трещиноватостью и слоистостью; закономерной изменчивости показателей механических свойств грунтов в латеральной плоскости; разуплотнения грунтов при Ескрытии их подземными выработками.

Применение комплекса методов, определенного на основе предложенных принципов оптимизации, позволило выявить определенные за-

кономэрности изменения механических свойств грунтов на площадке УНК. На основе анализа полевых и лабораторных методов определения модуля деформации глин верейского и стешевского горизонтов было установлено, что деформационные свойства глин имеют нестационарный режим изменчивости, выявить который можно с помощью компрессионных испытаний грунта.

При этом основным фактором, влияющим на деформируемость грунта является глубина залегания глинистой толщи. Приуроченность грунтов к зонам тектонических нарушений не оказывает на деформационные свойства глин существенного влияния.

Выявлена анизотропия деформационных свойств глин верейского и стешевского горизонтов, величина коэффициента анизотропии (Кд ) равна 0.7 у глин стешевского горизонта; 1. О у грунтов верейского горзонта; 1.3 у выветрелой толщи верейского горизонта. Величина коэффициента анизотропии используется при сопоставлении данных, полученнных при прессиометрических испытаниях и испытаниях грунтов статической нагрузкой на штамп.

Путем проведения парных испытаний грунтов методами компрессионных, прессиометрических и штамповых испытаний определена величина корректировочного коэффициента к компрессионному модулю деформации (%), которая изменяется на площадке УНК в зависимости от условий залегания грунта от 1.2 до 14.1.

Использование комплекса полевых методов для определения изменчивости прочностных свойств грунтов в вертикальной плоскости .показали, что наиболее чувствительными являются методы искимэт-рии и микропенетрации. Таким образом, на основе проведения работ, по определению изменчивости грунтов верейского горизонта полевыми методами можно сделать вывод о том, что методами кски-метрии и микропенетрации можно проводить изучение относительного изменения прочностных характеристик слоистых глинистых и песча-но-глинистых толщ с целью выделения слоев с различными прочностными характеристиками для их последующего изучения другими методами. Статическим зондированием расчленение разреза по его прочностным характеристикам выполнить практически невозможно, в связи с низкой чувствительностью этого метода.

В условиях естественного залегания деформационные свойства глин Верейского и стешевского горизонтов определялись на опытных участках, расположенных з пределах каждой квазиоднородной области. Исследования проводились с помощью прессиометрических и штамповых испытаний в шурфах и сква;яшах.

Проведение прессиометрических испытаний имело целью получение достоверных значений модуля деформации глин и уточнение степени их изменений в пределах площадки УНК. В пределах каждого из опытных участков значения прессиометрического модуля деформации изменяются незакономерно.

Изменчивость значений Епр в латеральной плоскости определялась путем сопоставления данных, полученных на опытных участках, расположенных в различных квазиоднородных областях. Pia графиках изменения Епр в зависимости от приуроченности к квазиоднородным областям видно, что величины Епр закономерно увеличиваются по мере увеличения мощности толщи коренных пород, перекрывающих исследуемые грунты.

Нормативное значение модуля деформации верейских грунтов увеличивается от 319 кгс/см^в пределах третьей квазиоднородной области до 818 кгс/смав пределах четвертой квазиоднородной области.

Среднее значение модуля деформации глин палыгорскитового состава стесевского горизонта увеличивается от 98 кго/см" в первой квачиоднородчой области до 1688 кгс/см2в пределах четвертой ква-зкоднородной области.

Аналогичное изменение наблюдается для глин монтмориллонптово-го состава стешевского горизонта, модуль деформации которых изменяется о 91 кгс/смгз первой квазиоднородной области до 1232 кгс/см"- в четвертой.

Таксе значительнее изменение модуля деформации глин Верейского и стешевского горизонтов объясняется различным напряженным состоянием, которое увеличивается по мере погружения слоя глин под вышележащие коренные породы.

Шгамповые испытания на площадке УНК проводились с целью контроля величины модуля деформации грунта, определяемого при прес-

сиометрических испытаниях. Полученные при этом значения практически совпадают со значениями коэффициента анизотропии, полученными по результатам компрессионных испытаний (К для ИГЭ 12.10.2 равен 1,3; для ИГЭ 18.10.1 - 0,7).

Исходя из этого, значения прессиомегрического модуля деформации, читанного по формуле Лямэ, в условиях УНК можно считать характеризующим истинное значение характеристики деформируемости грунта в горизонтальном направлении. Для определения деформируемости грунта в вертикальном направлении следует исп&льзовать величину коэффициента анизотропии, определенную для каждого вида грунта по результатам компрессионных испытаний.

Проведенные работы по изучению изменчивости величины т показали, что в пределах территории УНК она имеет нестационарный режим изменчивости в латеральной плоскости. Для грунтов Верейского горизонта величина ш увеличивается более чем в два раза на участках, где верейские глины перекрыты каширскими отложениями. Для глин стешевского горизонта значение т*увеличивается с юга на север более чем в 10 раз.

Прессиометрические испытания глин верейского и стекевского горизонтов с давлениями, превышающими предел пропорциональности позволяют определить прочностные характеристики (?и С) грунтов, используя методики, предложенные КХ Г. Трофименковым и С. Л. Кореневой.

Определение прочнобтныых характеристик глин по методу Ю. Г. Трофименкова было проведено для испытаний, при которых получены графики, достаточные для построения подкасательных на участке локальных сдвигов. При построении подкасательных важным моментом является выбор точки начала координат осей, на которых образуются подкасательные. Исходя из условий работы прессиомет-ра, за эту точку принята точка начала прямолинейного участка графика проведения испытания. Это сделано из следующего соображения - при принятии этой точки за начало координат из графика проведения испытания одновременно'исключаются деформации пресси-ометра на участке обжатия неровностей стенок скважины, а так же соответствующее этой деформации давление в камере прессиометра.

При этом величины подкасательных и, следовательно, радиусы кругов ).Ьра зависят, в основном, от длины линейного участка график га, т. е. от величины предела пропорциональности.

Характеристики прочности глин, полученные при испытаниях грунтов методами плоскостного среза, испытания на срез целиков грунта и крыльчатым зондированием показывают,что при ихпроведе-нии не учитываются структурные особенности грунта и, в связи с этим, указанные методы не могут характеризовать прочностные свойства массива грунта.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. При проведении иниенерно-геологических изысканий для проектирования тоннелей, расположенных в глинистых грунтах, большой проблемой является определение механических свойств массива грунтов. Это вызвано тем, что лабораторные методы не могут характеризовать состояние массива грунта, а применение полевых методов ограничесно в связи с особенностями проектируемых сооружений.

Получение оптимального комплекса метод, ь определения механических свойств глинистых грунтов при проектировании подземных сооружений является задачей этой работы.

2. Оптимизация комплекса методов определения механических свойств грунтов при строительстве тоннелей должна строиться на следующих принципах:

- принцип обратной связи, позволяющий принимать различные проектные решения в зависимости от результатов исследований-,

- принцип оптимальности, предусматривающий минимальные затраты на производство работ, позволяющий принимать надежные проектные решения;

- принцип адаптации, предусматривающий корректировку плана проведения работ в зависимости от получаемых результатов.

3. Массивы глин верейского и стешевского горизонтов в районе строительства УНК разбиты тектоническими и литологическими трещинами. Блочность глин зависит от условий залегания, гранулометрического и петрографического состава грунтов, мощности слоев грунта. Структура массива глин оказывает влияние на его прочностные свойства

4. При вскрытии глинистых грунтов подземными горными выработками происходит их интенсивное разуплотнение. При этом увеличивается их трещиноватость, ухудшаются физико-геологические характеристики, блочность пород уменьшается более, чем в три раза, влажность и коэффициент пористости увеличиваются в 1.4 - 1.7 раза, сцепление и модуль деформации уменьшаются в 7.0 - 12.5 раз. Мощность зоны разуплотнения составляет для физических характеристик грунтов - 1м, для механических - 2м, для характеристик трещиноватости - 3.5м.

5. Оценка возможности применимости различных методов исследования механических свойств глин на площадке УНК показала, что в этих условиях применение таких методов как испытания грунтов статическими нагрузками на штамп в шурфах и сдвиговые испытания в шурфах имеют ограничеенное применение в связи с заглублен-ностью сооружения, наличием в разрезе обводненных скальных пород и т.д.

Применение таких методов как статическое зондирование, иски-метрия, микропенетрация возшгшо для изучения изменчивости прочностных свойств глинистых грунтов по глубине. Наиболее предпочтительным методом определения как деформационных так и прочностных свойств глин на площадке УНК являеея метод прессноыэтрни.

6. Изучение изменения прочностных свойств глин верейского горизонта в вертикальной плоскости показало, что оно иь'зе? цшшг-ческий характер, соответствующий циклам осадконакопления взрэйс-ких отложений. При изучении изменчивости свойств грунтов каибо-

лее чувствительным методом является метод искиметрии, наименее -метод статического зондирования.

7. Определение модуля деформации глин Верейского и стешевско-го горизонтов с помощью компрессионных испытаний позволило выявить на площадке УНК закономерную изменчивость деформационных характеристик этих грунтов в зависимости от условий их залегания. Величина компрессионного модуля деформации изменяется от 40-50 кгс/см^ на участках, где глины выходят на поверхность или под четвертичные отложения до 70-80 ктс/с^на участках где они залегают под коренными отложениями. Эти изменения происходят при стационарном режиме изменчивости физических свойств грунтов.

8. Компрессионные испытания грунтов, проведенные с приложением нагрузки перпендикулярно (Ек) и параллельно (Ек) слоистости позволили определить коэффициент анизотропии деформационно свойств глин. Величина Ка= составляет 1.3 для выветрелой зоны верейских отложений; 1.0 для верейских глин и 0.7 для глин стешевского горизонта. Величина Кд изменяется в зависимости от структуры грунта.

9. Испытания грунтов методом прессиометрии показали, что значения модуля деформации глин стешевского и верейского горизонтов на площадке УНК изменяются в зависимости от условий залегания

глин. При этом величина модуля деформации глин стешевского гори-

в

зонта колеблется от 91-98кгс/см на участках, где они выходят на поверхность до 1232-1688кгс/с|/"на участках, где они залегают на большой глубине под коренными породами.

10. Сопоставление величин модуля деформации, полученного по результатам прессиометрических испытаний с величинами модуля деформации, полученного статическими нагрузками на штамп площадью 5000смапоказало, что их отношение равно коэффициенту анизотропии модуля деформации, что позволяет избежать проведения дорогостоящих и трудоемких штамповых испытаний.

11. Определены величины' т*дутем сопоставления величин модулей деформации, полученных компрессионными и прессиометрическими испытаниями. Это дает возможность определить деформационные характеристики массива грунтов по результатам компрессионных испытаний.

12. Определение величин ^ и С грунтов верейского и стешевско-го горизонтов методом плоскостного среза, крыльчатого зондирования и сдвиговых испытаний в шурфах показало, что полученные величины не характеризуют прочность грунтов в массиве, так как не учитывают его структурных особенностей.

13. Значения ^ и С рассчитанные по результатам прессиометри-ческих испытаний, закономерно изменяются в зависимости от условий залегания грунтов. При этом выявлена зависимость характеристик прочности грунта как от величины бытового давления в грунте, так и от блочности глин.

14. Использование при проходке тоннеля УНК новоавстрийским способом механических характеристик грунтов, близких к полученным, позволило сократить стоимость и сроки строительства тоннеля.

15. Применение выводов и результатов проведенных исследований при инженерни-геологических изысканиях для тоннелей, находящихся в сходных инженерно-геологических условиях, позволит с незначительной затратой усилий, особенно в части полевых испытаний грунтов, определить механические характеристики массива глинистых грунтов, необходимых для проектирования.