Структурная неустойчивость морских песков

Галай, Борис Борисович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Структурная неустойчивость морских песков
ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Структурная неустойчивость морских песков"

ГАЛАЙ БОРИС БОРИСОВИЧ

СТРУКТУРНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ МОРСКИХ ПЕСКОВ (на примере форштадтской толщи г. Ставрополя)

Специальность 25.00.08 - Инженерная геология, мерзлотоведение и

грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 2005 г.

Работа выполнена на кафедре «Гидрогеология и инженерная геология» " Ростовского государственного университета.

Научный руководитель:

Доктор геолого-минералогических наук, профессор Коробкин В.И.

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Зиангиров P.C. кандидат технических наук, профессор Дудлер И.В.

Ведущая организация: ОАО «Институт Ставропольгражданпроект»

Защита состоится «7» июня 2005 года в 11-30 часов на заседании диссертационного совета К 303.011.01 при ФГУП «Производственный и научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве» по адресу: 105187, Москва, Окружной проезд, 18, тел.: (095)366-31-89.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПНИИИС.

Отзывы в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять Ученому секретарю диссертационного совета по указанному адресу.

Автореферат разослан « У » iMUhf_2005 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, к.г.-м.н. О.ГШавлова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Пески и песчаники составляют примерно пятую часть объема осадочной оболочки Земли, что превышает объем глин (11%) примерно в два раза (В.Н.Соколов, 2000). Ф.Дж.Петтиджон и А.Б.Ронов (1976) считали, что "песчаные осадки лучше других отложений способствуют пониманию геологической истории", т.к. лучше сохраняют признаки исходных материнских пород.

Пески используются в качестве оснований фундаментов, материала для насыпей и дамб, сырья для строительного производства.

Песчаные грунты считаются сложными образованиями.

И.М.Горькова (1975) в комплексной классификации грунтов отнесла пески к наименее изученным породам, требующим «дальнейшего накопления фактического материала».

И.В.Дудлер (1983) рекомендует преодолеть традиционное представление о том, что все особенности песчаных грунтов и закономерности формирования их свойств известны.

В.И.Осипов (1984), изучивший микроструктуру и свойства песчаных отложений, считает, что изучение природы их свойств было и остается одной из важнейших проблем инженерной геологии.

В условиях Северного Кавказа пескам как природным образованиям уделено незаслуженно мало внимания по сравнению с просадочными лессами и набухающими глинами. На территории г. Ставрополя таким слабо изученным типом отложений оказалась мощная (до 35 м) толща рыхлых пылеватых морских песков т.н. форштадтского яруса сармата, занимающая около 50 % площади города. На этих песках ведется массовое строительство и реконструкция многоэтажных жилых домов, в которых проживает половина населения краевого центра.

Десятки зданий, построенных на форштадгских песках, имеют трещины, ширина которых достигает 100 мм, многие дома и общественные здания стянуты металлическим тяжами (рис. 1).

Изыскатели и проектировщики считают пески надежными грунтами, а многочисленные деформации зданий объясняют низким качеством строительных работ. В обводненных песках изыскатели не могут отобрать ненарушенные монолиты, а строители отрыть котлованы.

Пылеватый песок является сейсмоопасным грунтом. Расчетное восьмибалльное землетрясение для Ставрополя будет катастрофическим.

Рис.1 Аварийные здания детской больницы и школы-лицея №14.

На улицах Ставрополя в песке часто происходят провалы дорожного покрытия, которые угрожают построенным зданиям (рис. 2).

Рис. 2. Провалы по ул. Морозова в центре г. Ставрополя.

Суффозионное разуплотнение четвертичных засоленных песков изучали Jennings J.E. and Knight К. (1957), А.Я.Рубинштейн и О.В.Сугакевич (1970), В.В.Михеев и В.П.Петрухин (1973; 1989), О.М.Преснов (1994), О.А.Сильченко (1978), А.А.Мустафаев (1985) и др. Структурная неустойчивость и недоуплотненность дочетвертичных морских песков выглядят парадоксальным явлением.

Цель работы - выяснение природы формирования структурной неустойчивости и недоуплотненности пылеватых морских песков на примере форштадтской толщи г. Ставрополя.

Основные задачи исследований:

1. Изучение геологической истории формирования и современного состояния песчаной толщи г.Ставрополя.

2. Комплексная характеристика состава, структуры и свойств песков как специфических природных образований.

3. Выяснение природы и механизма доуплотнения песчаной толщи при техногенном воздействии в городских условиях.

4. Разработка рекомендаций по инженерно-геологической оценке свойств структурно-неустойчивых песков с учетом особенностей их состава и структуры.

5. Составить каталог деформированных зданий, выяснить причины и дать прогноз их деформаций, предложить обоснованные методы инженерной подготовки оснований на песках г. Ставрополя.

Методика исследований и достоверность результатов.

В качестве методологической основы исследований был принят естественнонаучный принцип генетического грунтоведения: "состав, структура, текстура и свойства пород формируются в процессе их генезиса и изменяются под влиянием постгенетических процессов: диагенеза, эпигенеза и гипергенеза" (Е.М.Сергеев, 1982).

Для выяснения природы формирования структурной неустойчивости и недоуплотненности форштадтских песков г. Ставрополя потребовалось изучить их состав, структурные особенности и физико-механические свойства в полевых и лабораторных условиях; установить особенности их формирования и дальнейшего развития в новых континентальных условиях с учетом возрастающей техногенной нагрузки; объяснить причины массовых деформаций зданий в краевом центре и дать рекомендации по укреплению слабых песчаных оснований. Достоверность полученных результатов и выводов подтверждена полевыми и лабораторными исследованиями, проведенными в СевероКавказском инженерно-геологическом центре Госстроя РФ, где автор работал в 1993-2003 гг. руководителем группы. Отбор монолитов песка автор производил из обнажений и скважин на площадках г. Ставрополя.

Научная новизна.

1. Обосновано применение генетического принципа к изучению песчаной толщи морских песков в условиях техногенной нагрузки на геологическую среду крупного города юга России.

2. Установлена природа и механизм структурной неустойчивости миоценовых пылеватых морских песков г. Ставрополя, обусловленной особенностями их состава, структуры и геологической истории.

3. Дан прогноз изменения свойств 35-метровой песчаной толщи, занимающей половину территории г. Ставрополя, при дальнейшем возрастании техногенной нагрузки.

4. Разработаны методические рекомендации по инженерно-геологической оценке свойств морских пылеватых песков как специфических грунтов юга России.

5. Разработаны и внедрены новые методы уплотнения структурно-неустойчивых песков в основаниях строящихся и аварийных зданий.

Основные защищаемые положения.

1. Морские дочетвертичные пылеватые пески при замачивании под нагруженными фундаментами обнаруживают дополнительные деформации, что позволяет отнести их к структурно-неустойчивым образованиям.

факторов на всех этапах формирования песчаной толщи с возрастающей на нее техногенной нагрузкой в настоящее время.

3. Природа и механизм структурной неустойчивости морских песков объясняется их недоуплотненным состоянием, возникшим на ранней стадии литогенеза в условиях мелководного морского бассейна за счет формирования точечных фазовых контактов между зернами кварца (сцепления упрочнения по Н.Я.Денисову), и последующим постгенетическим (эпигенетическим) разрушением структурных связей при фильтрации воды в основаниях нагруженных фундаментов.

4. Инженерно-геологическое исследование рассматриваемых песков должно включать, помимо стандартных испытаний, регламентированных действующими строительными нормами, изучение недоуплотненного состояния и структурной прочности песков.

5. Основания существующих (аварийных) и строящихся на структурно-неустойчивых песках зданий в г. Ставрополе необходимо укреплять, в том числе методами, предложенными и опробованными с участием автора.

Практическая значимость работы.

Автор впервые собрал данные о массовых деформациях зданий, построенных на песках г. Ставрополя. При участии автора разработаны Рекомендации / 5 / и новые методы укрепления просадочных грунтов на аварийных и вновь строящихся объектах Северного Кавказа/12; 14; 20/.

Апробация и внедрение результатов работы.

Результаты исследований докладывались автором на заседаниях кафедры "Городское строительство и экспертиза недвижимости" СевКавГТУ; IV региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2000); Четвертой Международной конференции «Циклы» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2002); VII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2003); Четвертой межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экономике России» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2003); пятой межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экономике России» (Ставрополь, 2005; Международных научно-практических конференциях "Строительство-2002" и "Строительство-2004" (г.Ростов-на-Дону, РГСУ); Международных научных конференциях «Петрогенетические, историко-геологические и пространственные вопросы в инженерной геологии» и

«Инженерная геология массивов лессовых пород» (Москва, МГУ, 2002 и 2004); Международной конференции по геотехнике, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга (Санкт-Петербург, 2003); Международной конференции (Санкт-Петербург, 2005).

Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 25 статьях и тезисах докладов.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, заключения и приложения, изложенных на 152 стр. машинописного текста, содержит 24 рисунка, 10 таблиц и список литературы из 191 наименований.

Автор благодарит коллектив Северо-Кавказского инженерно-геологического центра и его бывшего директора, к.х.н. С.И.Пахомова за многолетнюю помощь в работе. Особую благодарность автор выражает научному руководителю, д.г.-м.н., профессору В.И.Коробкину.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель и задачи исследования, определена научная новизна, практическая ценность и реализация полученных результатов в строительстве.

Глава 1. Геолого-географическая характеристика территории

г. Ставрополя

На территории Ставрополя найдено более 20-ти поселений от энеолита до средневековья. «Татарское городище» вблизи Ставрополя было столицей Северного Кавказа, большим средневековым городом.

В 1777 г. Ставрополь был основан как крепость оборонительной Азово-Моздокской Линии и сразу приобрел значение «главных ворот» Кавказа. Ставрополь внесен в список исторических городов России.

Геоморфология. Ставрополь занимает наиболее высокую часть Ставропольского плато (а.о. до 660 м), с перепадами высот до 440 м. Территория города расчленена глубокими балками и оврагами. Эти особенности рельефа оказьюают влияние на формирование климата.

Климат Ставрополя - умеренно-континентальный с засушливым летом и умеренно холодной зимой. Максимальная температура воздуха +37 °С, минимальная - минус 31 °С, среднегодовая +7,5 °С. Максимальное годовое количество осадков 863 мм, что в два раза больше чем в зоне соседних сухих степей (300-400 мм/год). Сильные ливни вызывают овражную эрозию склонов, активизируют оползневые и суффозионные процессы, приводят к затоплению улиц. Изрезанность

территории балками и оврагами, крупные лесные массивы создают разнообразие микроклиматических условий в черте города.

Структурно тектоническое строение и история развития района.

Ставропольская возвышенность представляет собой крупное горстообразное поднятие докембрийских и палеозойских пород. История развития района рассмотрена с начала накопления глинистых отложений нижнего сармата мощностью до 800 м, когда через все Предкавказье протягивалось сарматское море. В начале верхнего сармата произошло поднятие Ставропольского свода, сокращение площади бассейна и опреснение моря. В мэотинеский век Ставрополье окончательно освобождается от моря. В апшероне и в четвертичное время сформировался современный рельеф. Плейстоцен ознаменовался эпохами оледенений и перигляциальнми условиями с глубоким промерзанием пород и образованием «вечной» мерзлоты. Современная эпоха (голоцен) отличается теплым и влажным климатом.

История района позволяет понять, какие внутренние и внешние процессы воздействовали на песок Ставрополя за последние 30 млн. лет.

Литология и стратиграфия отложении района г. Ставрополя.

На территории г. Ставрополя распространены породы миоцена и четвертичные отложения. Нижний сармат представлен синдесмиевой (Nj3Sjsd) глиной (120 м). Средний сармат: мамайский (Ni3S2m) горизонт глин с прослоями мергеля и песчаника (7-9 м); криптомактровые (N3S2cr) глины (90 м); ясеновская песчано-глинистая свита (N/Sjas) (38 м); карабиновский (N3S2car) известняк-ракушечник (5,0-6,5 м); форштадтская (N3Srfr) толща пылеватых кварцевых песков (35 м) с прослоями и линзами глин, песчаника и известняка; холоднородниковский (Ni3S2 ehr) известняк (6,0 м). Верхний сармат (N3 Si) - глина (15,0- 20,0 м). Четвертичные отложения: лессовидные суглинки (до 12 м); делювиальные отложения склонов, элювий коренных пород; оползневые накопления.

Гидрогеологические условия благоприятствуют формированию потока грунтовых вод в известняках и форштадской толще песков. Разгрузка потока осуществляется в балки и овраги. Химический состав грунтовых вод изменяется с запада на восток от гидрокарбонатно-кальциевого в центральной части до гидрокарбонатно-сульфатного и сульфатного магниево-кальциево-натриевого в восточной части города.

В этом же направлении возрастает и минерализация воды: от 0,8-1,1 г/л в центральной части до 10 г/л в восточной части. В песках наблюдается загрязнение тяжелыми металлами и азотистыми соединениями воды.

Физические и физико-механические характеристики грунтов были обработаны статистически для каждого слоя и рекомендуются для предварительных расчетов оснований зданий и сооружений.

Опасные геологические процессы включают: подтопление территории (около 30% площади); оползни, угрожающие многим домам, железной дороге Ставрополь-Кавказская, Сенгилеевскому водопроводу, федеральной автодороге Ставрополь-Невинномысск; набухание, усадку и просадочность грунтов, которые вызывают деформации многих зданий и сооружений города. Особое значение имеет подтопление городского кладбища, что недопустимо с морально-этической точки зрения.

Водонасыщенные пески являются типичными плывунами, в которых невозможно понизить воду с помощью дренажных устройств. Бурение скважин для шпунтов приводит к деформациям соседних домов, как и в Санкт-Петербурге (В.М.Улицкий и др., 1999).

Суффозионные процессы в песчаной толще, подстилаемой высокопористым известняком, вызывают глубокие провалы центральных улиц в виде цилиндрических воронок диаметром до 1 -2 м.

Инженерно-геологические районы Ставрополя выделены по геоморфологии (плато; районы плоскостного смыва; долины оврагов и балок); подрайоны - по типу пород; участки - по УПВ. Выделены три зоны: 1) благоприятные (плато); 2) условно благоприятные (плато и форштадские пески); 3) неблагоприятные для строительства (оползни).

Сейсмичность территории Ставрополя изучена недостаточно, а имеющиеся материалы противоречивы. В 1994 году фоновый балл был повышен с 6-ти до 7-ми. При оценке балльности основное значение придается рельефу, а не свойствам пород. Зона распространения форштадских песков отнесена к 6-7-ми балльной, что является ошибкой.

Глава 2. Состав, структура и свойства песков

Под микроскопом доминируют мелкопесчаная (0,25-0,01мм) и тонкопесчаная (0,01-0,05мм) фракции (рис. 3) с полуокатанными полупрозрачными (50-60%) и прозрачными чистыми неокатанными зернами кварца (20-30%). Имеется 20-30% хорошо окатанных зерен, покрытых пленками тонкодисперсного вещества. Встречаются крупные пластинки мусковита, скопления темных зерен тяжелых минералов, хорошо окатанные зерна карбонатов. Во фракции 0,01-0,05мм преоб-

ладают остроугольные и слабоокатанные зерна кварца, часто покрытые равномерной полупрозрачной оболочкой окиси железа.

•

хг

Nlv.'^ f -i *

Л4">

Рис.3. Фото зёрен форштадского песка г. Ставрополя.

Вся толща песков имеет неравномерную карбонатизацию. Содержание СаСОз изменяется от 3-5 % в «чистых» песках до 50-70 % в карбонатных прослоях песчаника. Обнаружены белые матовые зерна кварца с сильным карбонатным травлением. В песчано-пылеватой массе имеются сгустки тонкодисперсного карбонатного вещества.

Характерной особенностью песков является неравномерная укладка зерен. Размер отдельных пор превышает в 3-5 раз диаметр зерен. Имеются каналовидные поры, напоминающие макропоры в лессах.

Содержание аморфной S1O2 составляет 0,18-0,38 %, при среднем значении 0,25 %. Несмотря на малую концентрацию, аморфная Si02 играет большую роль в формировании точечных фазовых контактов.

Водорастворимые соли составляют доли % от массы породы.

Гранулометрический состав песков зависит от способа подготовки к анализу. При растирании в сухом виде сохраняется много крепких агрегатов, сцементированных карбонатами и кремнеземом. Такой агрегированный песок может быть ошибочно отнесен к разновидности мелких, т.к. содержание фракции >0,1 мм превышает 75%. После растирания пробы песка с 4%-ным раствором пирофосфата натрия резко сокращается содержание фракции >0,1 мм, увеличивается содержание фракции 0,1-0,05 мм и песок становится пылеватым. Обобщенный гранулометрический состав песка представлен в табл. 1.

Таблица 1

Размер фракций, мм > 1,0 1,00,5 0,50,25 0,25- 0,100,1 0,05 0,050,005 <0,005

Их %-ное содержание 0,2 0,3 0,5 30-80 28-57 52,6 38,4 5-11 4,3 2-12 3,7

В числителе крайние значения, в знаменателе - среднее значение. Согласно ГОСТ 25100-95, по грансоставу «обобщенный» песок относится к пылеватому. Около 10 % проб отнесены к мелким пескам.

Физические характеристики песков. В песчаной толще выделены три слоя: 1) пески пылеватые маловлажные с прослоями известняков; 2) пески пылеватые маловлажные; 3) пески пылеватые обводненные. Их плотность изменяется в узких пределах (1,49-1,54 т/м3). По ГОСТу пески относятся к слабоуплотненным грунтам (е=0,757-0,787). Предельно плотный песок имеет ра,тах=1»65 г/см3, предельно рыхлый рй)тт=:1»25 г/см3, степень плотности песка (при среднем значении Рй = 1,50 г/см3) равна 1а =0,312.

Физико-механические свойства песков.

Сжимаемость песков. Для нижнего (водонасыщенного) слоя песка компрессионный модуль деформации оказался минимальным (Ек=950 МПа), хотя его плотность близка к верхнему и среднему слою. Верхний слой имеет Ек=26,0 МПа, а средний - Ек=14,0 МПа. Отсюда можно предположить, что длительное водонасыщение песков приводит к снижению модуля деформации и увеличению их сжимаемости. В то же время, по штамповым испытаниям все три слоя имеют высокие значения модуля деформации (Ешт=29-49 МПа). Эти цифры создают у изыскателей впечатление о надежности песков.

Прочностные характеристики песков (С=0,38 кгс/см2, ф=24°) отличаются от нормативных значений СНиП (С=0,02 кгс/см2, ф=26°) для пылеватых песков с е-0,75. Сцепление и модуль деформации песка превышают нормативные значения, соответственно, в 19 и в 2,5-4,5 раза.

Испытание конусом Ребиндера естественных и нарушенных образцов при различных состояниях песка показало, что разрушение структурных связей снижает прочность песка в 11- 87 раз! Естественный песок имеет Кг=1,00-1,22 кгс/см2 и относится к прочному грунту, а перемятый и водонасыщенный песок при той же плотности - к слабому.

Статическое и динамическое зондирование песков позволило обнаружить две важные закономерности: 1) между динамическим и статическим зондированием наблюдается хорошая корреляция данных; 2) на разрезах до глубины 4-6 м отмечается явная тенденция увеличения прочности песков с глубиной. Этот факт объясняется выветриванием (возможно, морозным выветриванием в ледниковый период) верхней части песчаной толщи, которая длительной время испытывала поверхностное воздействие атмосферных агентов.

Способность песков к доуплотнению была изучена в компрессионных приборах под нагрузкой Р=0...3,0 кгс/см2. Все образцы песка в маловлажном состоянии при замачивании под нагрузкой Р=0,2-

0,3 МПа обнаружили дополнительную деформацию (ОД - 0,7 %). Испытание проведено в условиях кратковременного замачивания; в условиях длительной фильтрации воды доуплотнение песка может увеличиваться за счет суффозионных процессов.

3. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ МОРСКИХ ПЕСКОВ 3.1. Основные положения теории литогенеза морских песков Литогенез определяют как совокупность процессов образования осадков (седиментогенез), превращения осадков в осадочные породы (диагенез) и последующего преобразования осадочных пород (эпигенез) до превращения их в метаморфические породы (катагенез), а также процессов гипергенеза, которые могут выступать как предыстория, так и завершением осадочного цикла.

Седиментогенез. Пески Ставрополя относятся к волновым мелководным отложениям (В.Т.Фролов, 1984). Используя наблюдения Н.М.Страхова (1971), можно принять глубину морского бассейна равной 5 - 15 м. В сарматский бассейн вместе с терригенным кварцевым материалом поступило значительное количество кальцита и растворенной кремнекислоты. И.М.Горькова, Н.Я.Денисов, И.В.Дудлер, В.И.Осипов, Н.А.Платов, М.И.Хазанов, Ф.Петтиджон отводят кальциту и кремнезему главную роль в образовании структурных связей в песках.

Нормальному уплотнению песка уже на первой стадии литогенеза препятствовали два фактора: 1) гидростатическое взвешивание частиц песка и 2) образование дополнительного сцепления упрочнения на контактах кварцевых песчаных зерен. Гидростатическое взвешивание, в соответствии с законом Архимеда, уменьшило эффективные напряжения, действовавшие в скелете водонасыщенного песка, в 1,60 раза.

Диагенез - вторая и самая главная стадия перехода первичного осадка в породу. Характерной особенностью песков является наличие в них некоторой связности даже в водонасьпценном состоянии. В массе песка имеются комкй, агрегаты, сцементированные участки, много видимых в микроскоп пленок и микровключений карбонатов. Изредка встречаются трубчатые полые макропоры диаметром 0,2-0,4 мм, стенки которых слабо уплотнены и слегка сцементированы карбонатным веществом белесого цвета. В песчаной массе многие участки разрыхлены, а диаметр многих пор превышает диаметр песчаных частиц. Сами частицы на этих участках имеют весьма рыхлую упаковку и контактируют между собой в виде точечных мостиков-контактов.

Накопление песков сначала происходило в более соленом морском бассейне, т.е. при повышенной растворимости карбоната кальция и кремнезема. Последующее опреснение сарматского моря и снижение концентрации легкорастворимых солей привело к пересыщению водных поровых растворов, осаждению и необратимой полимеризации кремнекислоты. В этих условиях между частицами песка образовались немногочисленные жесткие точечные контакты сложного карбонатно-кремниевого состава. Свидетельством этому служат карбонатные пленки, карбонатизированные участки и сцементированные карбонатами и кремнеземом отдельные прослои песчаника.

Нормальный процесс гравитационного уплотнения форштадтских песков остановили следующие процессы: 1) модификация поверхности кварцевых зерен под влиянием карбонатов, т.н. «карбонатное травление» (В.И.Осипов, 1984), когда на поверхности зерен образуются тонкие пленки-«рубашки» аморфного кремнезема; 2) рост и концентрация напряжений в точечных контактах между зернами при накоплении песчаного осадка, когда в микроскопических зонах происходит продавливание пленок связанной воды и локальная дегидратация поверхности. 3) образование водостойких точечных контактов за счет дополнительного осаждения в зоне контакта из поровых вод кремнезема, карбонатов, окислов железа и др. Сцепление упрочнения на длительное время сохранило первоначальную, высокую пористость песков. Последующее накопление известняка и глины общей мощностью около 20 м под природной нагрузкой около Р=0,4 МПа не привело к нормальному уплотнению песчаной толщи. Карбонатно-кремниевое сцепление сохранило пески в рыхлом состоянии.

По классификации В.И.Осипова (1999) в песках возможны три типа контактов между зернами: коагуляционный, переходный и фазовый, учитывая наличие на поверхности их зерен глинисто-карбонатно-кремнеземистых пленок и связанной воды.

Стадия диагенеза форштадтских песков заканчивается в момент полной регрессии сарматского моря и начала континентальных условий.

Эпигенез и гипергенез. Заключительный (континентальный) этап песчаной толщи мы назвали эпигенезом. Пески с конца миоцена (т.е. более 10 млн. лет), подвергались эрозионно-гипергенному воздействию поверхностно-климатических факторов. Активность этого воздействия многократно возросла, как только кровля песка лишилась защиты в виде глиняного экрана из верхнесарматской глины и ракушечника,

выполняющего роль противоэрозионного бронирующего элемента для нижележащей песчаной толщи. При выходе на поверхность толща форштадских песков, став «крышей» геологической среды, попала под воздействие всех атмосферных агентов выветривания. Главные из них: 1) инфильтрация пресных атмосферных осадков; 2) глубокое сезонное и многолетнее промерзание в ледниковые эпохи плейстоцена, которое сопровождалось миграцией влаги к фронту промерзания и активизацией кремнезема, растворением кварца, халцедона, опала, переводом БЮг в растворимую форму, растворением и перераспределением карбонатов при «прокачке» поровых растворов (А.В.Минервин и Е.М.Сергеев, 1964).

Модель форштадского песка г. Ставрополя показана на рис. 4. В этой модели за счет карбонатного и углекислого травления на поверхности кварцевых зерен образуется тонкая пленка аморфного кремнезема 8Ю2, которая активно взаимодействует с СаСОз, образуя на контактах частиц точечные фазовые связи, препятствующие уплотнению песка при возрастании нагрузки от веса вышележащих пород.

Рис.4. Модель песка: а) в естественном состоянии; б) после уплотнения.

1 - частицы; 2 - поры; 3 - защемленный воздух; 4 - поры заполненные водой.

Доуплотнение песков происходит в основном за счет разрушения структурных связей при длительной фильтрации пресной воды в основаниях нагруженных фундаментов и, возможно, динамического воздействия городского транспорта. Одновременное воздействие указанных факторов может дать более значительный суммарный эффект в процессе разрушения структуры песка. Особенно катастрофическое снижение прочности рыхлых и замоченных песков, учитывая их пылеватый состав и плывунность, может произойти при максимально прогнозируемых землетрясениях порядка 7-8 баллов. Такой прогноз объясняется тем, что все процессы, связанные с подтоплением и фильтрационным режимом песчаных толщ, направлены на ослабление и разрушение их структурных связей (Н.Л.Шешеня, 1986).

4. Рекомендации по строительству на структурно-неустойчивых песках г. Ставрополя.

4.1. Анализ причин деформаций зданий, построенных на песках.

Деформации выражаются в образовании трещин (до 10-20 мм, иногда до 100 мм) в капитальных несущих стенах зданий. В отдельных зданиях наблюдается смятие и искривление стен, искривление канализационных труб-стояков, просадка полов на первых этажах, трещины по лестничной клетке. В панельных зданиях наблюдаются трещины в местах опирания перекрытий и по швам между панелями. Любые утечки воды в подземных коммуникациях приводят к просадке асфальта и образованию суффозионных провалов.

Деформации возникают не сразу после строительства зданий, а через несколько лет, в процессе их эксплуатации, имеют скрытый и незатухающий характер. Все деформированные здания имели достаточно большой запас (1,5-2,0 раза) несущей способности оснований. Это позволяет исключить гипотезу о "перегруженности" оснований. Просадка наружных фундаментов обычно бывает рядом с местами скопления дождевых и снеговых вод и там, где происходит их инфильтрация под фундаменты.

4.2. Рекомендации по инженерно-геологическому изучению морских песков г. Ставрополя и методам их закрепления.

4.2.1. Лабораторные и полевые исследования песков.

Отбор проб на лабораторные исследования. При небольшой глубине (до 2-4 м) и отсутствии грунтовых вод, более рациональным будет отбор проб из шурфов, отрытых шурфобуром или экскаватором. В условиях обводнения отобрать ненарушенные пробы песка обычными грунтоносами практически невозможно. Если отбор монолитов песка не возможен, следует воспользоваться рекомендацией Э.Р.Черняка (1973), который предлагает компрессионные испытания песков проводить с пробами нарушенной структуры при условии, что их плотность и влажность соответствует природным значениям.

Гранулометрический состав ставропольских песков следует определять по ГОСТ 12536-19 с мокрым растиранием пробы песка. Микроагрегатный состав песков определяется по ГОСТ 12536-79. Минералогический состав песков изучается под микроскопом типа МБС.

Химический состав характеризуется стандартными методами.

Пенетрация конусом с углом 30° (И.М.Горькова, 1966; 1975; В.Ф.Разоренов, 1972) должна быть как минимум при 5-6 ступенях с оценкой прочности по Руководству (1977). Рекомендуется метод испытания песка микрокрыльчаткой Л.С.Амаряна (1990).

Статическое и динамическое зондирование хорошо расчленяют разрез и дают важную информацию о его пространственной изменчивости, но данные зондирования пока нельзя использовать для непосредственной оценки свойств этих специфических песков.

Полевые штамповые испытания - наиболее надежный метод определения модуля деформации песков. Но их область ограничена положением уровня грунтовых вод. Ниже уровня грунтовых вод, в обводненных песках модуль деформации следует определить винтовыми штампами (Рекомендации НИИОПС, 1985) или прессиометрами Л.С.Амаряна (1990).

Прочностные характеристики (угол внутреннего трения ср° и сцепление С, кгс/см2) целесообразно определять в полевых условиях (методами прямого среза, выпирания и обрушения), вращательным кольцевым и поступательным срезом (в плывунных песках).

4.2.2. Методы строительства на форштадтских песках.

Строительные нормы рекомендуют следующие методы строительства на слабых грунтах: 1) свайные фундаменты; 2) уплотнение грунтов; 3) закрепление грунтов различными закрепителями.

Забивные сваи являются эффективным способом строительства, но они плохо погружаются в песчаный грунт и большая часть их срубается. Это приводит к неодинаковой длине и различной несущей способности свай. СНиП 2.02.03- 85, п. 11.10 запрещает опирание концов свай на рыхлые водонасыщенные пески и рекомендует в сейсмических районах испытание нагруженных свай с имитацией сейсмических воздействий. В условиях Ставрополя несущая способность свайных фундаментов в пылеватых песках не определялась. Сваи в сейсмоопасных песках проектируются без достаточного обоснования. Применение свайных фундаментов в Ставрополе иногда приводит к деформациям соседних домов, построенных на форштадском песке.

Уплотнение песка можно выполнить укаткой тяжелыми виброкатками, тяжелой трамбовкой, виброустановкой типа ВУУП-6 (Пособие, 1986) и, возможно, глубинными взрывами. Глубинное уплотнение водонасыщенных песков можно выполнить песчаными и известковыми сваями (Ю.М. и М.Ю. Абелевы, 1973; 1979).

Буронабивные шнековые сваи. С 1988 года при участии автора на аварийных и вновь строящихся объектах Северного Кавказа стали применять буронабивные шнековые сваи /5; 8; 12; 14; 20; 21; 29/. Новая технология отличается: высокой производительностью, низкой

стоимостью, хорошо поддается геотехническому контролю и позволяет получить в теле свай среднюю плотность грунта рй = 1,80 г/см3 с коэффициентом уплотнения Ксот=0,98-1,0. Для практического применения нового метода с участием автора составлены Рекомендации /5/, одобренные Центром лицензирования строительной деятельности в Ставропольском крае. Технологическая схема устройства шнековых свай включает два основных этапа работ (рис.5):

1-скважина; 2-шнеки; 3-пята шнеков; 4-устье скважины; 5-ее забой; 6-уплотненная зона; 7-рабочий материал; Р-давление на шнеки.

Рис. 5. Технологическая схема устройства буронабивных шнековых свай:

1)подготовка скважины с прямым и обратным вращением шнеков;

2)формирование буронабивной сваи снизу вверх.

1) погружение шнековой колонны на заданную глубину прямым и/или обратным вращением шнеков; 2) подача рабочего материала в скважину с обратно вращающимися шнеками и реактивное их выталкивание вверх с формированием снизу вверх буронабивной сваи. На этом этапе под нижним витком шнековой колонны образуется «ядро» из напрессованного рабочего материала, в качестве которого были использованы местный суглинок, песчано-гравийная или песчано-цементная смесь. Диаметр изготовленной таким образом буронабивной

сваи и окружающей ее зоны уплотнения зависит от нагрузки на шнековую колонну, диаметра шнеков и состояния (деформируемости) грунта в массиве. При диаметре шнеков 180-200 мм и нагрузке на шнековую колонну от веса буровой установки 6-8 тс удельное давление под нижним концом шнеков составляет 2-3 МПа, а диаметр буронабивной сваи достигает Д=0,5-0,8 м. Грунтовые, песчаные и бетонные шнековые сваи были применены на 120 объектах Северного Кавказа, в т.ч. для спасения аварийных зданий Буденновской больницы /8/.

Шнековым способом были уплотнены водонасыщенные пески при восстановлении аварийного 5-этажного дома и строительстве лабораторного корпуса Ставропольской

Сельхозакадемии (рис.6).

Химическое закрепление следует проводить в соответствии с Пособием по химическому закреплению грунтов инъекцией (1986).

Рис. 6. Буронабивная песчаная свая 0=500мм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования позволяют сделать следующее заключение.

1. На территории г. Ставрополя одним из главных и проблемных типов грунтовых оснований являются пылеватые рыхлые пески форштадтского горизонта сармата. Они занимают почти 50 % территории города и имеют мощность до 35 м. На песчаной толще ведется массовое

строительство жилых домов (высотой до 16 этажей); обнаружены многочисленные деформации построенных зданий, которые пытаются объяснить низким качеством строительства и плохой их эксплуатацией.

2. Автор установил, что опасные геологические процессы, происходящие в песчаной толще и угрожающие устойчивости жилых домов (ослабление и потеря прочности оснований, провалы городских улиц и др.), связаны с техногенным обводнением застроенных территорий и специфическими особенностями состава и структуры форштадского песка. Для научного объяснения происходящих процессов потребовалось применить к практически неизученным пескам Ставрополя основной (литогенетический) принцип инженерной геологии, согласно которому свойства пород объясняются их составом и структурой, а последние обусловлены условиями формирования и существования породы.

3. Пески имеют следующие специфические особенности: пылевато-песчаный (тонкопесчаный) состав, высокую пористость, пологоволнистую и горизонтальную слоистость, указывающую на их волновую фациальную принадлежность к мелководному морю (В.Т.Фролов). Они в различной степени карбонатизированы и бурно вскипают при воздействии соляной кислоты.

4. Характерной инженерно-геологической особенностью песков является их высокая пористость и наличие сцепления упрочнения (по Н.Я. Денисову). В естественных условиях пески, как и лессы, имеют связность и прочность, сохраняют отвесные откосы. После обводнения происходит разрушение структурных связей, пески превращаются в бесструктурную массу, приобретают плывунные свойства. Их прочность по конусу Ребиндера снижается в 11 - 87 раз, т.е. на 1- 2 порядка.

5. На основе анализа структурных особенностей морских пылеватых песков (их высокой пористости и наличия структурного сцепления) установлено, что причиной деформаций жилых домов, построенных на песках, является разрушение водой их структурных связей и последующее доуплотнение, как и любого другого структурно-неустойчивого (по H.A. Цытовичу) грунта.

6. Причиной рыхлого недоуплотненного состояния песков явилось формирование сцепления упрочнения на ранней стадии их диагенеза. Разрушение этих связей в новых континентальных условиях выветривания (техногенного гипергенеза) под нагрузкой фундаментов и воздействием фильтрующейся воды приводит к деформациям зданий.

7. Исходя из общей схемы литогенетического развития осадочных пород, рассмотрены три стадии литогенеза морских форштадтских песков (седиментогенез, диагенез и эпигенез).

8. Формирование специфических свойств морских песков обусловлено возникновением на ранней стадии новых структурных связей и затем разрушением их при возросшей нагрузке от фундаментов в новых геохимических условиях (стадия эпигенеза и гипергенеза).

9. Исходя из литогенетических и инженерно-геологических особенностей форштадтских песков, даны рекомендации по инженерно-геологической оценке их свойств.

10. С участием автора составлены и успешно внедрены на ответственных объектах юга России «Рекомендации по проектированию и устройству буронабивных свай в просадочных и слабых грунтах» /19/.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. Галай Б.Б. Состав и свойства просадочных песков г. Ставрополя // Материалы VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ, 2000.

2. Галай Б.Б. Аварийные деформации зданий на просадочных грунтах в Ставропольском крае // Сборник научных трудов СевероКавказского государственного технического университета. Серия «Естественнонаучная», выпуск 3, Ставрополь: СевКавГТУ, 2000.

3. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. О деформациях памятников архитектуры в Ставропольском крае // Материалы VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ, 2000.

4. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. Анализ аварийных ситуаций в крае с учетом требований нового Градостроительного Кодекса России // Материалы XXXI научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2000 год. Ставрополь: СевКавГТУ, 2001.

5. Галай Б.Ф., Жакович Ю.А., Галай Б.Б. Рекомендации по проектированию и устройству буронабивных грунтовых свай, изготовленных шнековым способом в просадочных и слабых грунтах. Ставрополь: СевКавГТУ, 2001.

6. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. Специфические грунты Ставропольского края //Труды Международной научной конференции «Петрогенетические, историко-геологические и пространственные вопросы в инженерной геологии. М.: Изд-во МГУ, 2002.

7. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. Цикличность и просадочность лессовых толщ северного Кавказа // Материалы четвертой Международной конференции «Циклы». Часть третья. Ставрополь: СевКавГТУ, 2002.

8. Галай Б.Ф., Столяров В.Г., Галай Б.Б. и др. Опыт применения буронабивных шнековых грунтовых и бетонных свай на объектах Северного Кавказа //«Строительство-2002». Мат-лы Междунар. научно-практ. конференции. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2002.

9. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. О деформациях военного городка в г.Буденновске //«Строительство-2002». Мат-лы междунар. научно-практ. конференции. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2002.

10. Аль-Асси Мунзер Азми, Галай Б.Б. Недооценка инженерно-геологических факторов в генеральном плане г. Ставрополя // Материалы VII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука -Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ, 2003.

11. Аль-Асси Мунзер Азми, Галай Б.Б. О провалах улиц в Ставрополе и Москве // Материалы VII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ, 2003.

12. Галай Б.Ф., Столяров В.Г., Галай Б.Б. и др. Новые методы уплотнения просадочных грунтов при строительстве и реконструкции зданий в исторических городах Северного Кавказа // Труды Международной конференции по геотехнике, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга «Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство». Том 2. Санкт-Петербург - Москва: Изд-во АСВ, 2003.

13. Галай Б.Ф., Стешенко Д.М., Галай Б.Б. История и результаты уплотнения просадочных грунтов глубинными взрывами на объектах Северного Кавказа //Вестник № 1(16) СевКавГТУ. Серия: естественнонаучная. Сб. научн. трудов. Ставрополь, 2003.

14. Галай Б.Ф.,Столяров В.Г., Галай Б.Б. и др. Укрепление просадочных грунтов в связи с надстройкой аварийного здания Академии Госслужбы в г. Пятигорске //Вестник № 1(16) СевКавГТУ. Серия: естественнонаучная. Сб. научн. трудов. Ставрополь, 2003.

15. Галай Б.Ф., Столяров В.Г., Галай Б.Б. и др. Анализ причин деформаций федеральной автодороги Минеральные Воды - Кисловодск // Сборник научных трудов Северо-Кавказского государственного технического университета. Серия «Естественнонаучная», выпуск 6, Ставрополь: СевКавГТУ, 2003.

16. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. Ошибки изыскателей при оценке генезиса (литогенеза) свойств специфических грунтов Ставропольского края // Сборник научных трудов Северо-Кавказского государственного технического университета. Серия «Естественнонаучная», выпуск 6, Ставрополь: СевКавГТУ, 2003.

17. Галай Б.Ф., Стешенко Д.М., Галай Б.Б. Область и границы применения глубинных взрывов для уплотнения просадочных лессовых грунтов // Материалы VII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ, 2003.

18. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. и др. Водоструйные проколы городских улиц, автомобильных дорог и ж/д насыпей // Материалы VII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука -Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ.

19. Галай Б.Ф., Ярошенко A.A., Галай Б.Б., Серов A.B. Исследование загрязнения геологической среды амбарами нефтяных скважин. Научное издание. Ставрополь, СевКавГТУ, 2004.

20. Галай Б.Ф., Галай Б.Б., Шевченко В.И. Укрепление основания при строительстве 16-этажного дома по ул.Филимоновской в г.Ростове-на-Дону // «Строительство - 2004». Материалы юбилейной международной научно-практической конференции. - Ростов н/Д: Ростовский гос. строительный ун-т, 2004.

21. Галай Б.Ф., Галай Б.Б., Стешенко Д.М. Пособие по уплотнению просадочных лессовых грунтов глубинными взрывами в условиях Северного Кавказа (изыскания, проектирование, производство работ). Ставрополь: СевКавГТУ, 2004.

22. Галай Б.Ф., Галай Б.Б., Стешенко Д.М. Пособие по уплотнению просадочных лессовых грунтов глубинными взрывами // Вестник № 1 (7) СевКавГТУ. Серия: Естественнонаучная, Ставрополь: СевКавГТУ, 2004.

23. Галай Б.Ф., Галай Б.Б., Стешенко Д.М. Уплотнение лессовых грунтов глубинными взрывами // Труды Международной научной

конференции «Инженерная геология массивов лессовых пород, М.: Изд-во Московского университета, 2004.

24. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. Сравнительный анализ лессов Китая и Предкавказья // Труды Международной научной конференции «Инженерная геология массивов лессовых пород, М.: Изд-во Московского университета, 2004.

25. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. Лессовые грунты Китая и Северного Кавказа (условия формирования, состав, свойства, просадочность) И Вестник Северо-Кавказского гос. технического университета. Серия «Естественнонаучная», № 1 (7), 2004.

26. Галай Б.Б., Стешенко Д.М., Кузнецов P.C., Григорян Е.Ю. К 10-летию выселения 1200 жильцов в г. Железноводске //Материалы пятой межрегиональной научной конференции «Студенческая наука -экономике России». Т. 1, часть 2 «Естественные и точные науки. Прикладные науки. Ставрополь: СевКавГТУ, 2005.

27. Аль-Асси Мунзер Азми, Галай Б.Б., Стешенко Д.М., Кузнецов P.C. Проблема воссоздания колокольни Андреевского Кафедрального Собора в г. Ставрополе // Материалы пятой межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экономике России». Т. 1, часть 2 «Естественные и точные науки. Прикладные науки. Ставрополь: СевКавГТУ, 2005.

28. Галай Б.Б., Стешенко Д.М., Кузнецов P.C., Аль-Асси Мунзер Азми. Ставрополь - геопатогенный город? // Материалы пятой межрегиональной научной конференции «Студенческая наука -экономике России». Т. 1, часть 2 «Естественные и точные науки. Прикладные науки. Ставрополь: СевКавГТУ, 2005.

29. Б.Ф.Галай, В.Г.Столяров, Б.Б.Галай, Д.М.Стешенко, Аль-Асси Мунзер Азми. Специфические грунты и связанные с ними аварийные деформации зданий в Ставропольском крае //Труды Международной конференции. Санкт-Петербург - Москва: Изд-во АСВ, 2005.

Типография Северо-Кавказского государственного технического университета. 355029 г. Ставрополь. Пр. Кулакова, 2 Объем 1 п.л. Формат А-5. Тираж 100 экз. Заказ 978.

п п Г\Г\

РНБ Русский фонд

2007-4 5774

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Галай, Борис Борисович

1. ГЕОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕРРИТОРИИ г. СТАВРОПОЛЯ.

1.1. Историко-экономическая характеристика г. Ставрополя.

1.2. Геоморфология.

1.3. Климат.

1.4. Структурно-тектоническое строение и история развития района исследований.

1.5. Литология и стратиграфия отложений района исследований.

1.6. Гидрогеологические условия.

1.7. Физические и физико-механические свойства грунтов г. Ставрополя.

1.8. Опасные геологические процессы.

1.9. Инженерно-геологическое районирование.

1.10. Сейсмомикрорайонирование территории г. Ставрополя.

2. СОСТАВ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПЕСКОВ г. СТАВРОПОЛЯ.

2.1. Химико-минералогический состав песков.

2.2. Гранулометрический состав песков.

2.3. Физические характеристики песков.

2.4. Физико-механические свойства песков.

3. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНОЙ

НЕУСТОЙЧИВОСТИ МОРСКИХ ПЕСКОВ.

3.1. Основные положения теории литогенеза морских песков.

3.1.1. Литогенез и генезис породы. Стадии литогенеза.

3.1.2. Седиментогенез.

3.1.3. Диагенез.

3.1.4. Эпигенез и гипергенез.

4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ НА СТРУКТУРНО-НЕУСТОЙЧИВЫХ ПЕСКАХ г. СТАВРОПОЛЯ.

4.1. Анализ причин деформаций зданий, построенных на песках.

4.2. Рекомендации по инженерно-геологическому изучению морских песков г. Ставрополя и методам их закрепления.

4.2.1. Лабораторные и полевые исследования песков.

4.2.2. Методы строительства на форштадтских песках.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Структурная неустойчивость морских песков"

Актуальность темы. Пески и песчаники составляют примерно пятую часть объема осадочной оболочки Земли / 130, с. 5 /, что превышает объем глин (11 %) примерно в два раза / 146, с.59-65 /.

Известный американский литолог Ф.Дж.Петтиджон / 109, с.248 / считал, что "песчаные осадки лучше других отложений способствуют пониманию геологической истории". С этим утверждением согласен А.Б.Ронов: «Пески, более чем любой другой тип осадочных пород, сохраняют в своем минеральном составе признаки исходных материнских пород. Именно на этом основана реконструкция петрографического состава питающих провинций, т.е. древней суши и областей сноса»/ 130, с. 5 /.

В строительной практике песчаные грунты часто используются в качестве естественных или искусственных оснований инженерных сооружений, местных строительных материалов для возведения насыпей, дамб, создания намывных оснований, а также как сырье для различных отраслей строительного производства.

Инженеры-геологи, изучавшие пески, подчеркивают их сложность как природных геологических образований.

И.М.Горькова / 46, с. 140 / при построении комплексной классификации фунтов отнесла пески к наименее изученным породам, требующим «дальнейшего накопления фактического материала».

И.В.Дудлер / 69, с. 22 / дает следующую методологическую установку для изучения песков: "Надо преодолеть известную инерцию во взглядах на пески как на некоторый идеализированный материал, все свойства которого зависят в основном только от его крупности и плотности сложения; надо преодолеть барьер недоверия к необходимости и возможности учета генезиса песков при изучении их в качестве грунтов; надо, наконец, преодолеть традиционное представление о том, что все особенности песчаных грунтов и закономерности формирования их свойств известны. Что все они полностью могут быть охарактеризованы используемыми показателями".

В.И.Осипов / 97, с. 18 /, изучивший микроструктуру и свойства песчаных отложений, также считает, что «единственно правильным путем является генетический подход к изучению песков».

Основоположник современной механики грунтов К.Терцаги / 191, с. 14 / еще в 1920 году предостерегал от упрощенного взгляда на песок, как на однородный и неопасный грунт: «Принципиальная ошибка была внесена Кулоном, который сознательно игнорировал тот факт, что песок состоит из индивидуальных зерен, и который рассматривал песок, как если бы он представлял однородную массу с определенными механическими свойствами. Идея Кулона оказалась полезной как рабочая гипотеза, но в дальнейшем она стала помехой прогресса, как только ее гипотетический характер был забыт последователями Кулона. Единственный выход заключается в том, чтобы отбросить старые фундаментальные принципы и начать снова с элементарного факта о том, что песок состоит из индивидуальных зерен».

В условиях Северного Кавказа пескам как природным и техногенным образованиям уделено незаслуженно мало внимания по сравнению с просадочными лессами и набухающими глинами.

На территории г. Ставрополя таким слабо изученным типом отложений оказалась мощная (до 32-35 м) толща рыхлых пылеватых морских песков т.н. фор-штадтского яруса сармата. Эти пески занимают около 50 % площади города. В виде сплошного покрова они распространены в центральной, юго-западной и северо-западной его частях. На этих песках ведется массовое строительство 5-16-этажных жилых домов, в которых проживает половина населения краевого центра, построены крупнейшие заводы государственного значения - Люминофоров и особо чистых веществ, Автоприцепов КАМАЗ, «Анилин», «Нептун». «Аналог», а также молочный, кирпичный и другие заводы, возведены корпуса СевероКавказского государственного технического университета, сельскохозяйственной и медицинской академий, краевого Онкологического центра и др.

Десятки зданий, построенных на форштадтских песках, имеют трещины, ширина которых в некоторых зданиях (детская больница, общежитие строителей) достигает 80-100 мм, многие жилые дома и общественные здания стянуты металлическим тяжами (школа-лицей № 14, детская больница, общежитие строителей, жилой дом по ул. Ленина, 22 и др.).

Несмотря на массовый характер деформаций зданий, построенных на форштадтских песках, местные изыскатели, проектировщики, строители и краевая экспертиза считают их вполне надежными грунтами и не проектируют каких-либо противодеформационных мероприятий, а многочисленные деформации зданий объясняют низким качеством строительных работ. Изыскатели при стандартных испытаниях форшгадтских песков не обнаруживают у них каких-либо аномальных свойств. Фактически этот опасный вид грунта в инженерно-геологическом отношении остается неизученным.

Суффозионное разуплотнение четвертичных континентальных засоленных песков изучали Jennings J.E. and Knight К. / 189 /, А.Я.Рубинштейн и О.В.Сугакевич / 127 /, В.В.Михеев и В.П.Петрухин /93/, В.П.Петрухин /107; 108 / и О.М.Преснов / 120 /, О.А.Сильченко / 136 /, А.А.Мустафаев / 95 / и др. Структурная неустойчивость и недоуплотненность дочетвертичных морских песков выглядит парадоксальным явлением.

Морские миоценовые пески Ставрополя, обнаружившие структурную неустойчивость и недоуплотненность, не являются в настоящее время засоленными грунтами. На протяжении своей длительной (дочетвертичной и четвертичной) геологической истории толща форштадтских песков не раз испытала избыточное увлажнение атмосферными осадками и в настоящее время, являясь основной областью питания и основным водоносным горизонтом города, находится в условиях интенсивного промывного режима.

Для ставропольских изыскателей, проектировщиков и строителей форштадт-ская толща песков является проблемным грунтом. В обводненных форштадтских песках изыскатели не могут отобрать ненарушенные монолиты, а строители не в состоянии отрыть котлованы до проектных отметок.

СП 11-105-97, часть 1, Приложение И / 147 / запрещает для карбонатных и дочетвертичных песков применять статическое зондирование с целью оценки их свойств и для определения несущей способности свайных фундаментов.

СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты», п. 11.10 / 139 / запрещает в сейсмических районах «опирание нижних концов свай на рыхлые водонасыщенные пески».

СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах», табл. 1 / 137 / относит рыхлые пески независимо от влажности и крупности и водонасыщенные пы-леватые пески независимо от плотности к Ш-ей категории грунта по сейсмическим свойствам и требует повышать расчетную сейсмичность площадки строительства на 1 балл.

Специфические свойства форштадтского песка создали в Ставрополе еще одну проблему. На центральных улицах города (ул.М.Морозова, Л.Толстого и др.) часто наблюдаются провалы дорожного покрытия, которые надолго нарушают движение городского транспорта. Этот «песчаный карст» вызывает недоумение и страх у коммунальной и дорожной служб краевого центра. В провалы-пустоты после дождей устремляются ливневые воды, которые угрожают не только коммуникациям города, но и построенным зданиям.

В результате кратковременной аварийной утечки воды из подземного водопровода весной 1995 года под новым 10-этажным крупнопанельным 180-квартирным домом по ул. Буйнакского, 6 образовались большие промоины, приведшие к просадке полов в подвале на 50-70 см. Только своевременное отключение водопровода (через два часа после начала аварии) спасло этот дом от аварийных деформаций.

Обводненный форштадтский песок является исключительно сейсмоопасным фунтом, что пока не учитывается в практике проектирования и строительства. Его отрицательные свойства начинают проявляться при малейшем разрушении структурных связей и, соответственно, могут проявиться даже при низкобалльных землетрясениях. Землетрясение с расчетной максимальной силой в 8 баллов приведет к катастрофическим для города последствиям.

При выполнении дипломной работы в Ростовском госуниверситете в 1996 году автор впервые составил каталог деформированных зданий и обратил внимание на массовый характер деформаций зданий и сооружений, построенных на форштадтских песках в г. Ставрополе.

Автору пришлось лично руководить работами по укреплению оснований аварийно-деформированных зданий (5-этажного дома по ул. Мира, 463 и здания Краевой школы для одаренных детей), а также по уплотнению плывунных песков лабораторно-административного корпуса Ставропольской сельхозакадемии. Проекты укрепления оснований этих зданий были разработаны при участии автора в Северо-Кавказском филиале ПНИИИС Госстроя СССР (ныне Северо-Кавказский инженерно-геологический центр).

Укрепление пылеватых плывунных песков в центре Ставрополя позволило Гипровузу (г. Москва) запроектировать и возвести вместо ранее запроектированного двухэтажного здания шестиэтажный лабораторный корпус Сельхозакадемии (см. главу 4).

Одновременно с изучением аномальных свойств форштадтских песков автор занимался опробованием новых методов укрепления просадочных и слабых грунтов. При участии автора были разработаны и утверждены «Рекомендации по проектированию и устройству буронабивных грунтовых свай, изготовленных шнеко-вым способом в просадочных и слабых грунтах» / 19 /, а также «Пособие по уплотнению просадочных лессовых грунтов глубинными взрывами в условиях Северного Кавказа» /36; 37 /.

Цель и задачи работы. Общетеоретической целью данного исследования является выяснение природы формирования структурной неустойчивости и недоуп-лотненности пылеватых морских песков на примере форштадтской толщи г. Ставрополя.

Методологической основой для подобных исследований служит естественнонаучный принцип генетического грунтоведения, который заключается в том, что: "состав, структура, текстура, а отсюда и свойства пород формируются в процессе их генезиса и изменяются под влиянием постгенетических процессов: диагенеза, эпигенеза и гипергенеза" / 135, с. 11 /.

По В.И.Осипову / 97, с. 18 /: "Большинство факторов, обуславливающих прочностное и деформационное поведение песков, связано с их генезисом. Без этого нельзя прогнозировать поведение песка, целенаправленно регулировать его свойства, составлять научно обоснованные нормативные документы. Любые эмпирические зависимости, на каком бы большом материале они ни строились, не могут служить надежной основой для описания закономерностей песчаных масс, если не объяснена их природа. Поэтому изучение природы свойств было и остается одной из важнейших теоретических проблем изучения песков в инженерно-геологических целях".

Общетеоретическая цель и практические проблемы строительства на морских песках г. Ставрополя определили необходимость решения следующих основных задач:

1. Изучение геологической истории формирования и современного состояния песчаной толщи г. Ставрополя.

2. Комплексная характеристика состава, структуры и свойств песков как специфических природных образований.

Фактический материал, положенный в основу исследований, был собран автором в период работы 1993-2003 гг. в Северо-Кавказском инженерно-геологическом центре Госстроя РФ, где автор работал в должности инженера и руководителя группы, а также в Ставропольгражданпроекте, СтавропольТИСИЗе, Ставропольагропромпроекте и других проектно-изыскательских организациях Ставропольского края. Были использованы также опубликованные материалы по вопросам инженерной геологии, гидрогеологии и геоэкологии г. Ставрополя и прилегающих районов.

Отбор монолитов и проб песка автор производил из обнажений, песчаных карьеров, скважин и шурфов на стройплощадках г. Ставрополя.

Экспериментальные исследования состава и свойств песков проводились автором в лабораториях Северо-Кавказского инженерно-геологического Центра (бывший Северо-Кавказский филиал ПНИИИС Госстроя РФ, г. Ставрополь), лаборатории инженерной геологии и механики грунтов Северо-Кавказского государственного технического университета и ОАО «Ставропольагропромстройпроект».

Научная новизна работы определяется следующими основными результатами:

1. Обосновано применение генетического принципа к изучению специфической песчаной толщи морских песков в условиях техногенной нагрузки на геологическую среду крупного города юга России.

Практическая значимость исследований состоит в том, что:

Автор впервые собрал данные о массовых деформациях зданий, построенных на песках г. Ставрополя. При участии автора разработаны и утверждены Рекомендации / 19 / и получили распространение новые методы укрепления слабых грунтов на аварийных и вновь строящихся объектах Северного Кавказа /17; 22; 26; 27; 28; 32; 34; 35/.

Реализация результатов работы. Полевые и лабораторные исследования форштадтской толщи песков были проведены автором в процессе изысканий для нового строительства и при спасении аварийных зданий в г. Ставрополе. Под руководством автора были выполнены также подобные работы по укреплению про-садочных и обводненных грунтов на аварийных объектах Буденновской больницы, аварийных домах в гг. Кисловодске, Железноводске, Георгиевске, Зеленокумске, Буденновске, Благодарном, Ипатово, Ставрополе, Ростове н/Д, Новочеркасске и Ейске, при строительстве 16-этажного дома в центре Ростова н/Д.

Выполненные исследования позволяют дать прогноз изменения свойств пы-леватых морских песков как специфических слабых оснований краевого центра. Полученные результаты могут служить основой для составления региональных строительных норм (РСН) по изысканиям, проектированию и строительству в Ставропольском крае; для повышения несущей способности оснований как при новом строительстве зданий в условиях плотной городской застройки, так и при восстановлении аварийных объектов.

Апробация работы. Отдельные вопросы и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры «Городское строительство и экспертиза недвижимости» СевКавГТУ, IV региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2000), Четвертой Международной конференции «Циклы» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2002), VII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, СевКав-ГТУ, 2003), Четвертой межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экономике России» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2003), Международных научно-практических конференциях "Строительство-2002" и "Строительство-2004" (г. Ростов-на-Дону, РГСУ), Международных научных конференциях «Петрогене-тические, историко-геологические и пространственные вопросы в инженерной геологии» и «Инженерная геология массивов лессовых пород» (Москва, МГУ, 2002 и 2004), Международной конференции по геотехнике, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга (Санкт-Петербург, 2003).

Защищаемые положения.

2. Формирование опасных свойств рассматриваемых структурно-неустойчивых песков следует объяснять на основе положений теории литогенеза, учитывающей изменение геохимических и геодинамических факторов на всех этапах формирования песчаной толщи с возрастающей на нее техногенной нагрузкой в настоящее время.

3. Природа и механизм структурной неустойчивости морских песков объясняется их недоуплотненным состоянием, возникшим на ранней стадии литогенеза в условиях мелководного морского бассейна за счет формирования точечных фазовых контактов между зернами (сцепления упрочнения по Н.Я.Денисову), и последующим постгенетическим (эпигенетическим) разрушением структурных связей при фильтрации воды в основаниях нагруженных фундаментов.

Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 25 статьях и тезисах докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав и выводов, содержит 152 стр. машинописного текста, 24 рисунка, 10 таблиц и список литературы из 191 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Галай, Борис Борисович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования позволяют сделать следующее заключение.

1 .На территории г. Ставрополя одним из главных и проблемных типов грунтовых оснований являются пылеватые рыхлые морские пески форштадтского горизонта среднесарматского яруса неогена. Они занимают почти 50 % территории города и имеют мощность до 32-35 м. На этой песчаной толще ведется массовое строительство жилых домов (высотой до 16 этажей), обнаружены многочисленные деформации уже построенных зданий разной этажности. Из-за дополнительной осадки фундаментов некоторые здания испытала недопустимые аварийные деформации, потребовалось закрепление их оснований и несущих конструкций. Деформации зданий произошли не сразу, а спустя несколько лет после ввода зданий в эксплуатацию. Предпроектные изыскания были выполнены достаточно квалифицированными изыскателями-практиками (СтавропольТИСИЗ и др.) с применением современных стандартных инженерно-геологических методов, а песчаные основания были запроектированы с большим запасом (1,5-2,0 раза) несущей способности. Массовые деформации жилых домов и общественных зданий, построенных на форштадских песках Ставрополя, объясняются низким качеством строительства и плохой эксплуатацией зданий жилищно-коммунальными службами города.

4. Характерной инженерно-геологической особенностью песков является их высокая пористость и наличие сцепления упрочнения (по Н.Я. Денисову). В естественных условиях пески, как и лессы, имеют связность и прочность, сохраняют отвесные откосы. После обводнения происходит разрушение структурных связей, пески превращаются в бесструктурную массу, приобретают плывунные свойства и высокую сжимаемость. Их прочность по конусу Ребиндера снижается в 11- 87 раз, т.е. на 1- 2 порядка.

6. Причиной рыхлого недоуплотненного состояния песков явилось формирование новых структурных связей сцепления упрочнения на ранней стадии их диагенеза. Разрушение этих связей в новых континентальных условиях выветривания (техногенного гипергенеза), под нагрузкой фундаментов и воздействием фильтрующейся воды приводит к деформациям зданий.

7. Исходя из общей схемы литогенетического развития осадочных пород, рассмотрены три стадии литогенеза морских форштадтских песков: 1) седименто-генез, 2) диагенез, 3) эпигенез и гипергенез.

10. С участием автора составлены и успешно внедрены на ответственных объектах юга России «Рекомендации по проектированию и устройству буронабив-ных свай в просадочных и слабых грунтах» /19 /. Одновременно с научно-исследовательской и изыскательской деятельностью автор в должности старшего прораба выполнял работы по изучению и укреплению слабых (просадочных и обводненных) грунтов на аварийных объектах Буденновской больницы (1995-96 гг.); оснований аварийных школ (№№ 32, 36, 50, 52, 57) и 16-этажного дома в г. Ростове-на-Дону; аварийного 12-этажного дома и зданий городской больницы в г. Же-лезноводске; федеральных памятников архитектуры - Дачи Ф.И.Шаляпина (1902г.) и Музея А.А.Ярошенко (1912 г.) в г. Кисловодске; здания грязелечебницы им. Семашко (1915 г.) в г. Ессентуки; последнего здания Мамай-Маджарского монастыря (1888 г.) в г.Буденновске; Особняка купца Митина (1886 г.) и объектов, построенных на структурно-неустойчивых песках в г. Ставрополе. При этих работах были опробованы различные методы укрепления слабых оснований: буронабивные грунтовые, песчаные и бетонные сваи, глубинное уплотнение слабых грунтов с их заменой на грунты с высокой несущей способностью.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Галай, Борис Борисович, Ростов-на-Дону

1. Абелев Ю.М. Основы проектирования и строительства на макропористых грунтах. М.: Стройвоенмориздат, 1948, 204 с.

2. Абелев Ю.М., Абелев М.Ю. Основы проектирования и строительства на просадочных макропористых грунтах. Изд. 2-е. М.: Стройиздат, 1968, 432 с.

3. Абелев М.Ю. Слабые водонасыщенные глинистые грунты как основания сооружений. М.: Стройиздат, 1973, 288 с.

4. Абелев Ю.М., Абелев М.Ю. Основы проектирования и строительства на просадочных макропористых грунтах. Изд. 3-ое, перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1979, 271 с.

5. Айлер Ральф К. Коллоидная химия кремнезема и силикатов, перевод с англ. М.: Госстройиздат, 1959, с.

6. Алешин A.C., Дубовский В.Б., Ильичев В.А. Деформационный мониторинг в инженерной геодинамике //Геоэкология, 2000, № 5, с. 438-445.

7. Амарян Л.С. Лопастная прессиометрия и ее применение в инженерной геологии // Технология итехника полевых испытаний грунтов, М.: ПНИИИС Госстроя СССР, 1986, с. 14- 20.

8. Амарян Л.С. Свойства слабых грунтов и методы их изучения. М.: Недра, 1990. 220 с.

9. Величко Л.А. К вопросу о последовательности и принципиальной структуре главных климатических ритмов плейстоцена // Вопросы палеогеографии плейстоцена ледниковых и перигляциальных областей. М.: Наука, 1983, с. 220-245.

10. Величко А.А. Структура термических изменений палеоклиматов мезо-кайнозоя по материалам изучения Восточной Европы // Климаты Земли в геологическом прошлом. М.: Наука, 1987, с. 5-43.

11. Взаимодействия оледенения с атмосферой и океаном. М.: Наука, 1987,248 с.

12. Галай Б.Б. Состав и свойства форштадских песков г. Ставрополя // Материалы VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука -Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ, 2000, с. 95.

13. Галай Б.Б. Аварийные деформации зданий на просадочных грунтах в Ставропольском крае // Сборник научных трудов Северо-Кавказского государственного технического университета. Серия «Естественнонаучная», выпуск 3, Ставрополь: СевКавГТУ, 2000, с. 52-53.

14. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. О деформациях памятников архитектуры в Ставропольском крае // Материалы VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ, 2000, с. 95-96.

15. Галай Б.Ф., Столяров В.Г. Шнековый способ глубинного уплотнения грунтов и устройства буронабивных свай (В помощь проектировщику). Промышленное и гражданское строительство, 2000, № 10, с. 23-24.

16. Галай Б.Ф., Жакович Ю.А., Галай Б.Б. Рекомендации по проектированию и устройству буронабивных грунтовых свай, изготовленных шнековым способом в просадочных и слабых грунтах. Ставрополь: СевКавГТУ, 2001, 39 с.

17. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. Цикличность и просадочность лессовых толщ Северного Кавказа // Материалы четвертой Международной конференции «Циклы». Часть третья. Ставрополь: СевКавГТУ, 2002, с. 72-74.

18. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. О деформациях военного городка в г.Буденновске // «Строительство 2002». Материалы международной научно-практической конференции. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2002, с. 95-96.

19. Галай Б.Ф., Аль-Асси Мунзер Азми, Галай Б.Б. О провалах улиц в Ставрополе и Москве // Материалы VII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ, 2003, с. 100.

20. Галай Б.Ф., Стешенко Д.М., Галай Б.Б. История и результаты уплотнения просадочных грунтов глубинными взрывами на объектах Северного Кавказа //Вестник № 1(16) СевКавГТУ. Серия: естественнонаучная. Сб. научн. трудов. Ставрополь, 2003, с. 103-107.

21. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. и др. Водоструйные проколы городских улиц, автомобильных дорог и ж/д насыпей // Материалы VII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука — Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ, 2003, с. 100-101.

22. Галай Б.Ф., Ярошенко A.A., Галай Б.Б., Серов A.B. Исследование загрязнения геологической среды амбарами нефтяных скважин. Научное издание. Ставрополь, СевКавГТУ, 2004, 71 с.

23. Галай Б.Ф., Галай Б.Б., Стешенко Д.М. Пособие по уплотнению проса-дочных лессовых грунтов глубинными взрывами в условиях Северного Кавказа (изыскания, проектирование, производство работ). Ставрополь: СевКавГТУ, 2004, 71 с.

24. Галай Б.Ф., Галай Б.Б., Стешенко Д.М. Пособие по уплотнению проса-дочных лессовых грунтов глубинными взрывами // Вестник № 1 (7) СевКавГТУ. Серия: Естественнонаучная, Ставрополь: СевКавГТУ, 2004, с. 117-120.

25. Галай Б.Ф., Галай Б.Б., Стешенко Д.М. Уплотнение лессовых грунтов глубинными взрывами // Труды Международной научной конференции «Инженерная геология массивов лессовых пород, М.: Изд-во Московского университета, 2004, с. 125-126.

26. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. Сравнительный анализ лессов Китая и Предкавказья // Труды Международной научной конференции «Инженерная геология массивов лессовых пород, М.: Изд-во Московского университета, 2004, с. 79-80.

27. Галай Б.Ф., Галай Б.Б. Лессовые грунты Китая и Северного Кавказа (условия формирования, состав, свойства, просадочность) // Вестник СевероКавказского гос. технического университета. Серия «Естественнонаучная», № 1 (7), 2004, с. 112-116.

28. Геология СССР, т. IX. Северный Кавказ, ч. 1 Геологическое описание. М., Недра, 1968, 760 с.

29. Геохимия литогенеза //Сборник статей: перевод с английского. М.: Иностранная литература, 1963, 459 с.

30. Горькова И.М. Природа легкоподвижности песчано-коллоидных пород (истинных плывунов) // Труды совещания по инженерно-геологическим свойствам горных пород и методам их изучения. Том 1. М.: АН СССР, 1956, с. 98-111.

31. Горькова И.М. Глинистые породы и их прочность в свете современных представлений коллоидной химии // Труды лаборатории гидрогеологических проблем. М.: Изд-во АН СССР, 1957. Т. 15. С. 26-52.

32. Горькова И.М. Теоретические основы оценки осадочных пород в инженерно-геологических целях. М.: Наука, 1966. 136 с.

33. Горькова И.М. Физико-химические исследования дисперсных осадочных пород в строительных целях. М.: Стройиздат, 1975. 151с.

34. ГОСТ 23161- 78. Грунты, метод лабораторного определения характеристик просадочности. М., Госстандарт СССР, 1978, 10 с.

35. ГОСТ 12536-79. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава. М.: Госстандарт СССР, 1980, с. 24.

36. ГОСТ 19912-81. Грунты. Метод полевого испытания динамическим зондированием. Госстрой СССР, 1982, с.

37. ГОСТ 200069-81. Грунты. Метод полевого испытания статическим зондированием. Госстрой СССР, 1981, с.

38. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 1997.38 с.

39. ГОСТ 30416-96. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения. -М.: Минстрой России, ГУП ЦПП, 1997, с. 22.

40. Гребенщиков ИВ. Химические реакции на поверхности силикатов и их значение для техники // Изв. АН СССР, ОТН, 1937, № 1.

41. Денисов Н.Я. Об основном положении механики грунтов. // Доклады АН СССР. Т. 52, 1946, № 7, с. 615-616.

42. Денисов Н.Я. О природе деформаций глинистых пород // Изв. АН СССР, отд. техн. наук, 1946, № 6, с. 913-922.

43. Денисов Н.Я., Ребиндер П.А. О коллоидно-химической природе связности глинистых пород // Доклады АН СССР, т. 65, 1946, с. 523-526.

44. Денисов Н.Я. О природе деформаций глинистых пород. М., Изд. Мин-ва речного флота СССР, 1951, 197 с.

45. Денисов Н.Я. О природе прочности глинистых пород // ВНИИ ВОДГЕО. Лаборатория геотехники. Инф. Материалы, 1957, № 2. То же: Денисов Н.Я. Природа прочности и деформаций грунтов. Избранные труду. М.: Стройиздат, 1972, с. 94-107.

46. Денисов Н.Я. Инженерная геология. М., Госстройиздат, 1960, 404 с.

47. Денисов Н.Я., Рельтов Б.Ф. Влияние некоторых физико-химических процессов на прочность грунтов // Доклады к V Международному конгрессу по механике грунтов и фундаментостроению. М.: Госстройиздат, 1961, с.7-13.

48. Денисов Н.Я., Дудлер И.В. Изменение прочности песков после динамических воздействий // Доклады к Европейской конф. по сопротивлению сдвигу грунтов и гонных пород. Изд. НИИОСП, 1967, с. 17-28.

49. Денисов Н.Я. Строительные свойства лесса и лессовидных суглинков. М.: Стройиздат, 1953, 154 с.

50. Дерягин Б.В., Кротова H.A. Адгезия. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1949, 243с.

51. Дерягин Б.В. Учение о свойствах тонких слоев воды в приложении к объяснению свойств глинистых пород // Труды совещания по инженерно-геологическим свойствам горных пород и методам их изучения. Т. 1, М.: АН СССР, с.45- 58.

52. Диагенез и катагенез осадочных образований. М.: Мир, 1971, 464 с.

53. Дудлер И.В. Комплексные исследования грунтов полевыми методами. -М.: Стройиздат, 1979. 132 с.

54. Дудлер И.В. Современные проблемы изучения песчаных грунтов в инженерно-геологических целях // Инженерная геология, 1983, № 6, с. 22-31.

55. Дудлер И.В., Сабаляускас A.A., Жедялис A.A. Совершенствовать методику и методы изучения строительных свойств песков // Проектирование и инженерные изыскания, 1983, № 6, с. 34-36.

56. Дудлер И.В. Инженерно-геологический контроль при возведении и эксплуатации намывных сооружений. М.: Стройиздат, 1987, - 182 с.

57. Дудлер И.В.Генезис и модели песчаных грунтов // Генезис и модели формирования свойств грунтов. Труды Междунар. науч. конф. — М., Изд-во Моск. унта, 1998.-165 с.

58. Дуранте В.А. Опыт исследования плотности песков методом глубинного зондирования // Труды совещания по инженерно-геологическим свойствам горных пород и методам их изучения. Том 1. М.: АН СССР, 1956, с. 249-259.

59. Ершов Э.Д. Криолитогенез. М.: Недра, 1982, 211 с.

60. Жесткова Т.Н. Формирование криогенного строения грунтов. М.: Недра, 1982,216 с.

61. Зиангиров P.C., Быкова B.C., Полтев М.П. Инженерная геология в строительстве. М.: Стройиздат, 1986, 176 с.

62. Иванов П.JI. Разжижение песчаных грунтов. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962,260 с.

63. Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений (учебник для вузов). М.: Высшая школа, 1985, 352 с.

64. Инженерная геология СССР. Т. 8. Кавказа, Крым, Карпаты. М.: Изд-во Московского университета, 1978, 366 с.

65. Кузнецов С.С. Геология СССР (учебное пособие). М.: Высшая школа, 1968, 439 с.

66. Лебедев А.Ф. Природа истинных плывунов. М.: Волгострой, 1935, 87 с.

67. Лисицын А.П. Процессы океанской седиментации. М.: Наука, 1978, 392 с.

68. Логвиненко Н.В. Постдиагенетические изменения осадочных пород. Л.: Наука, 1968,92 с.

69. Логвиненко Н.В., Белоцерковский // Инженерная геология, 1988, № 6, с.26.28.

70. Мавроди В.Х. Образование провальных суффозионных воронок на городской территории //Проблемы инженерной геологии городов. М.: Наука, 1983, 208с.

71. Малкина А.Д. и Дерягин Б.В. Применение кварцевых нитей в водных растворах // Коллоидный журнал, 1950, Т. 12, Вып. 6.

72. Мейсон Б.М. Основы геохимии: пер. с англ. М.: Недра, 1971, 312 с.

73. Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород (под редакцией Е.М.Сергеева и др.). Т. 1. М.: изд-во Московского ун-та, 1968, 348 с.

74. Минервин A.B., Сергеев Е.М. Новые данные к решению проблемы лесса // Известия АН СССР, сер. геол., 1964, № 9, с. 53-64.

75. Минервин A.B. Роль криогенных процессов в формировании лессовых пород // Проблемы криологии. Вып. 10. М., 1982, с. 41-60.

76. Минервин A.B., Комиссарова H.H. Природа просадочности лессовых пород//Вопросы инженерной геологии и грунтоведения. Вып. 5. М., 1983, с. 16-31.

77. Михеев В.В., Петрухин В.П. О строительных свойствах засоленных грунтов, используемых в качестве оснований в промышленном и гражданском строительстве // Основания, фундаменты и механика грунтов, 1973, № 1, с. 17-20.

78. Москва: Геология и город /под ред. В.И.Осипова, О.П.Медведева. М.: АО Московские учебники и картография, 1997, 400 с.

79. Мустафаев A.A. Деформации засоленных грунтов в основаниях сооружений. -М.: Стройиздат, 1985.-280 с.

80. Осипов В.И. Природа прочностных и деформационных свойств глинистых пород. М.: Изд. Московского университета, 1979, 235 с.

81. Осипов В.И. Природа прочности песков //Инженерная геология, 1984, № 3, с. 7-19.

82. Осипов В.И. Динамическое разжижение водонасыщенных грунтов: природа и факторы ее определяющие (научный обзор) // Инженерная геология, 1988, №2, с. 3-31.

83. Осипов В.И., Коробанова И.Г., Кутепов В.М. Инженерная геология в Академии наук //Геоэкология, 1999, № 6, с. 387-398.

84. Осипов В.И., Соколов В.Н. Природа и механизм просадки лессов // Геоэкология, 2000, № 5, с. 422-431.

85. Осипов В.И., Соколов В.Н., Еремеев В.В. Глинистые покрышки нефтяных и газовых месторождений. М.: Наука, 2001, 238 с.

86. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1985, 480 с.

87. Павлов А.П. Bull. Soc. Nat. Moscow. 1903, № 4. To же в кн.: Павлов А.П. Статьи по геоморфологии и прикладной геологии. М.: Изд-во МОИП, 1951. 184 с.

88. Палеогеография Европы за последние сто тысяч лет (атлас-монография). М., 1982, 151 с.

89. Паспорт города Ставрополя. Администрация г. Ставрополя. Ставрополь: 1999, с. 175.

90. Петрухин В.П., Преснов О.М. Суффозионная сжимаемость загипсованных пылеватых песков // Основания, фундаменты и механика грунтов, 1991, № 5, с. 14-16.

91. Петрухин В.П., Преснов О.М. Просадочные деформации загипсованных песков // Основания, фундаменты и механика грунтов, 1991, № 3, с. 16-18.

92. Петрухин В.П. Строительство сооружений на засоленных грунтах. М.: Стройиздат, 1989, 264 с.

93. Петтиджон Ф., Потер П., Сивер Р. Пески и песчаники (перевод с англ.). М.: Мир, 1976, 535 с.

94. Pettijohn F. J. Sedimentary Rocks, 2nd ed, Harper and Row, Publishers, Inc., 718 pp., 1957.

95. Платов H.A. Метод комплексной оценки инженерно-геологических свойств песчаных пород //Инженерно-геологические свойства грунтов. ПНИИИС Госстроя СССР, Труды том XXI, М., 1972, с. 252.

96. Платов H.A. Природа структурных связей песчаных несцементированных пород. М.: Наука, 1972, 93 с.

97. ИЗ. Попов А.И., Розенбаум Г.Э., Тумель Н.В. Криолитогенез. М.: изд-во МГУ, 1985,239 с.114. . Попов И.В. Инженерная геология СССР, ч. 1, Общие основы региональной инженерной геологии. М., Изд. МГУ, 1961, 188 с.

98. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01- 83), М., Стройиздат, 1986, 415 с.

99. Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов (к СНиП 3.02.01-83). М.: Стройиздат, 1986, 567 с.

100. Пособие по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве (к СНиП 3.02.01-83). М.: Стройиздат, 1986, 128 с.

101. Посохов Е.В. Кремнистые, или силикатные породы, их распространение и генезис // JL: Гидрохимические материалы, 1982, т XXXI, с. 23- 26.

102. Потапов А.Д. Морфологическое изучение песков в инженерно-геологических целях: Автореф. дис. на соискание уч. ст. канд. геол.-мин. наук. М.: МИСИ, 1882, 23 с.

103. Преснов О.М. Просадочные и суффозионные деформации загипсованных пылеватых песков при обводнении оснований. Автореферат канд. дисс., НИИОПС, 1994, с.25.

104. Приклонский A.B. Петрогенез и формирование инженерно-геологических свойств горных пород // Труды совещания по инженерно-геологическим свойствам горных пород и методам их изучения. Т. 1. М.: АН СССР, 1956, с. 7-18.

105. Разоренов В.Ф. Рекомендации по применению метода пенетрации для определения показателей физического состояния и механических свойств связных и несвязных грунтов. М.: ПНИИИС Госстроя СССР, 1972, 19 с.

106. Ребрик Б.М. Бурение скважин при инженерно-геологических изысканиях. 3-е изд., перераб. и доп., М. Недра, 1979.

107. Региональная геоморфология Кавказа. М.: Наука, 1979, 197 с.

108. Рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям и проектированию оснований зданий и сооружений на намывных территориях. М.: НИИОПС Госстроя СССР, 1985, 39 с.

109. Рекомендации по определению деформационных характеристик в полевых условиях нескальных грунтов с применением винтового штампа. М.: НИИОПС Госстроя СССР, 1985, 23 с.

110. Ронов А.Б. Предисловие // Петтиджон Ф., Потер П., Сивер Р. Пески и песчаники (перевод с англ.). М.: Мир, 1976, 535 с.

111. Рубинштейн А.Я., Сугакевич O.B. К вопросу о просадочности песков // ПНИИИС Госстроя СССР, Труды т. IV. Инженерные свойства дисперсных осадочных пород и формирующие их геологические процессы. М., 1970, с. 346 358.

112. Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1977, 376 с.

113. Рухин Л.Б. Основы литологии. Учение об осадочных породах. Д.: Недра, 1969, 703 с.

114. Сафронов И.Н. Проблемы геоморфологии Северного Кавказа и поиски полезных ископаемых. Рсотов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1983, 160с.

115. Сафронов И.Н. Палеогеоморфология Северного Кавказа. М.: Недра, 1972. 160 с.

116. Свиточ A.A. Палеогеография плейстоцена. М.: Изд-во МГУ, 1987, 188с.

117. Сергеев Е.М. Инженерная геология. Изд. Московского университета, 1978,384 с.

118. Сергеев Е.М. Инженерная геология. Изд. 2. Изд. Московского университета, 1982, 248 с.

119. Сильченко O.A. Природа просадочных и послепросадочных деформаций в засоленных песках и супесях // Инженерно-строительные изыскания. М.: Стройиздат, 1978, с. 31-43.

120. СНиП 11-7-81*. Строительство в сейсмических районах. М.: Минстрой России, 1995, с.

121. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. М.: ГУП ЦПП, 1996,48 с.

122. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986, 48 с.

123. СНиП 1.02.07-87. Инженерные изыскания для строительства / Госстрой СССР, ГУГК СССР, М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987, 104 с.

124. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты. М.: Стройиздат, 1996, 120 с.

125. СНиП 10-01-94. Система нормативных документов в строительстве. Основные положения. М.: Минстрой России, 1996, 23 с.

126. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. М.: Минстрой России, 1997, 45 с.

127. СН 33-66. Указания по глубинному уплотнению просадочных грунтов в основании зданий и сооружений грунтовыми сваями. М.: Стройиздат, 1967, с.

128. СН 536-81. Инструкция по устройству обратных засыпок грунтов в стесненных условиях. М.: Стройиздат, 1982, с.

129. Соколов В.Н. Глинистые породы и их свойства// Соросовский Образовательный журнал, 2000, №9, с.59-65.

130. СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть 1. Общие правила производства работ. М.: Госстрой России, 1997, 47 с.

131. СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть III. Правила производства работ в районах распространения специфических грунтов». М.: Госстрой России, 2000, 74 с.

132. Справочник по литологии (ред. И.Б. Вассоевич), М.: Наука, 1983, 509 с.

133. Страхов Н.М. (отв. редактор) Методы изучения осадочных пород. Т. II. М.: Госгеолтехиздат, 1957, 564 с.

134. Страхов Н.М., Логвиненко Н.В. О стадиях осадочного породообразова-ния и их наименовании // Доклады АН СССР, 1959, т. 125, № 2, с. 389- 392.

135. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. Т.1. Типы литогенеза и их размещение на поверхности Земли, изд. 2. М.: Изд-во АН СССР, 1962, 212 с.

136. Страхов Н.М. Развитие литогенетических идей в России и СССР. Критический обзор. М.: Изд-во "Наука", 1971, 622 с.

137. Страхов Н.М. Избранные труды. Общие проблемы геологии, литологии и геохимии. М.: Наука, 1983, 640 с.

138. Танов Е.И., Площадным В.Я. Шнековый буровой инструмент. Справочник. М.: Недра, 1985, с.

139. Тараканов А.И., Быкасов В.Е. Стебельковый лед //Проблемы геокриологии. М.: Изд-во МГУ, 1988, с. 65-71.

140. Теоретические основы инженерной геологии. Геологические основы. М.: Недра, 1985, 332 с.

141. Тимофеев П.П., Коссовская А.Г. и др. Новое в учении о стадиях осадочного породообразования // Литология и полезные ископаемые, 1974, № 3, с. 58- 82.

142. Толмачев В.В., Иконников Л.Б., Леоненко М.В. Опыт проведения кар-стологического мониторинга в г.Дзержинске Нижегородской области // Основания, фундаменты, механика грунтов, 1999, № 5, с. 25-27.

143. Трофименков Ю.Г. Проектирование фундаментов с учетом сейсмических условий в Японии // Основания, фундаменты и механика грунтов, 1966, № 3, с. 37-39.

144. Трофимов В.Т. Генезис просадочности лессовых пород. М.: Изд-во МГУ, 1999, 271 с.

145. Улицкий В.М., Шашкин А.Г. Геотехническое сопровождение реконструкции городов (обследование, расчеты, ведение работ, мониторинг). -М.: Изд-во АСВ, 1999. 327 с.

146. Фадеев П.И. Пески СССР. М.: Изд-во МГУ, 1951, 290 с.

147. Ферсман А.Е. Избранные труды. М.: Изд. АН СССР, 1955, т. III, 798 с.

148. Филатов М.М. Основы дорожного грунтоведения. М.-Л: Гострансиздат, 1936, 538 с.

149. Флинт Р. Ледники и палеогеография плейстоцена. М.: 1963, с.

150. Фролов В.Т. Генетическая типизация морских отложений. М., Недра, 1984, 222 с.

151. Фролов В.Т. Литология. М.: Изд-во МГУ, 1992. Кн. 1. 336 с.

152. Хазанов М.И. Искусственные грунты, их образование и свойства. М.: Наука, 1975, 136 с.

153. Хоменко В.П. Геомеханическая модель провалообразования в необвод-ненных песчаных грунтах // Комплексные инженерно-геологические исследования для промышленного и гражданского строительства. М.: Наука, 1974, с.69-74.

154. Хоменко В.П. Карстово-суффозионные процессы и их прогноз. М.: Наука, 1986, 97 с.

155. Хоменко В.П. Подземные обрушения грунтов // Свойства грунтов и инженерно-геологические процессы. М.: Наука, 1987, с.68-75.

156. Хоменко В.П. Оценка суффозионной опасности // Промышленное и гражданское строительство, 1996, № 8, с. 46-47.

157. Хоменко В.П., Коломенский E.H. Влияние подземных полостей на состояние вышележащих дисперсных пород // Промышленное и гражданское строительство, 2000, № 8, с. 39-41.

158. Хоменко В.П. Закономерности и прогноз суффозионных процессов. М.: ГЕОС, 2033.216 с.

159. Хоменко В.П., Зиангиров P.C. Экспериментальное изучение закономерностей формирования провалов в песках, перекрывающих карстовые полости // Инженерная геология, 1981, № 2, с. 72-84.

160. Цытович H.A. Механика грунтов (краткий курс). Изд. 3-е, доп., М., Высшая школа, 1979, 272 с.

161. Черняк Э.Р. К методике определения сжимаемости песков в лабораторных условиях // Инженерные изыскания в строительстве, сер. И. Исследование строительных свойств песчаных грунтов. Реф. сб. 6(24). М.: ПНИИИС, 1973, с. 3338.

162. Черняк Э.Р.и Гольдфельд И.З. Взаимосвязь между результатами лабораторных и полевых испытаний песчаных грунтов на срез //Проектирование и инженерные изыскания, 1983, № 6, с.

163. Черняк Э.Р., Кальбергенов Р.Г., Чуланов В.В. Изучение прочностных свойств песков полевыми методами // Сборник научных трудов ПНИИИС «Исследование инженерно-геологических свойств грунтов. М.: Стройиздат, 1986, с. 8-16.

164. Шанцер Е.В. Очерки учения о генетических типах континентальных осадочных образований. М., Наука, 1966, 240 с.

165. Шафаренко Е.М., Шустов В.П., Врачев В.В., Снежкин Б.А. и др. Модель формирования прочности водонеустойчивых песчаников // Генезис и модели формирования свойств грунтов. Труды Международной научной конф. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. - 165 с.

166. Шашков С.А. Определение плотности песчаных грунтов забивкой конуса // Инженерно-геологические свойства пород и методы их изучения. М.: Изд-во АН СССР, 1962, с. 245-258.

167. Шванов В.Н. Песчаные породы и методы их изучения. JL: Недра, 1969,248 с.

168. Швецов М.С. Петрография осадочных пород. 3-е перераб. изд. М.: Гос-геолтехиздат, 1958,416 с.

169. Шешеня Н.Л. Основы инженерно-геологического прогнозирования. М.: Наука, 1986, 112 с.

170. Штернина Э.Б. О максимумах на изотермах растворимости сульфата и карбоната кальция //Журнал неорганической химии, 1957, т. 2, вып. 4, с. 933- 937.

171. А. Кайо Cailleux A. Les actions eolienics periglaciaires en Euorope. Memoire 46 de la Societe Geologique de France. Paris, 1942. 172 p.

172. Jennings J.E. and Knight K. The additional settlement of foundation due to a collaps of structure of sandy subsoil on wetting. Proc. IV Int. Conf. On Soil Mech. and Found. Eng. V. 1, div. l-3a, London, 1957.

173. Petit S.-R. Nature, 1981, vol. 293, n. 5831.

174. Terzaghi K. Old Earth-Pressure Theories and New Test Results. Endng New Rec., 1920, v. 85, № 14, p. 13-21.

Информация о работе

Галай, Борис Борисович
кандидата геолого-минералогических наук
Ростов-на-Дону, 2005
ВАК 25.00.08

Диссертация

Структурная неустойчивость морских песков - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы