Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Устойчивость водонасыщенных песков при динамическом воздействии
ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение
Автореферат диссертации по теме "Устойчивость водонасыщенных песков при динамическом воздействии"
На правах рукописи
Кушнарева Елена Сергеевна
УСТОЙЧИВОСТЬ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ПЕСКОВ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
Специальность 25.00.08 "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение"
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
Москва, 2008 г.
Работа выполнена на кафедре инженерной и экологической геологии геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
Научный руководитель:
Официальные оппоненты:
Ведущая организация:
доктор геолого-минералогических наук, профессор Евгений Арнольдович Вознесенский
доктор технических наук, профессор Владимир Давидович Казарновский
кандидат геолого-минералогических наук, доцент Сергей Николаевич Емельянов
Московский государственный строительный университет
Защита диссертации состоится 15 февраля 2008 года в 14 часов 30 минут на
заседании диссертационного совета Д 501.001.30 в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова по адресу: Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, геологический факультет, аудитория № 415.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ - зона "А" главного здания, 6 этаж.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, геологический факультет, ученому секретарю диссертационного совета Л.Т. Роман.
Автореферат разослан 15 января 2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор геолого-минералогических наук, профессор
Л.Т. Роман
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Содержание работы заключается в исследовании устойчивости водона-сыщенных песков в условиях динамических нагрузок разного происхождения (сейсмических, волновых, техногенных). Под динамической устойчивостью грунтов в работе понимается невозможность разрушения или развития в них критических деформаций при заданном уровне динамического воздействия
Актуальность темы обусловлена дискуссионностью и недостаточной изученностью многих вопросов динамической устойчивости песков, несмотря на значительное количество исследований в этой области Так, в опубликованной литературе практически отсутствуют сведения о роли степени асимметрии нагрузок на динамическую устойчивость водонасьпценных несвязных грунтов, а данные о значимости частоты воздействия (особенно низких частот) очень противоречивы Также нет единого мнения о влиянии пылеватых и глинистых частиц на разные формы поведения песков в условиях динамического нагруже-ния
Актуальность оценки динамической устойчивости грунтов связана и с быстрым ростом городов, и строительством промышленных предприятий как в относительно спокойных, так и в сейсмически активных районах, а также на водных акваториях в условиях нерегулярных ветровых и волновых нагрузок Основаниями для этих сооружений часто служат распространенные с поверхности водонасыщенные пески разной крупности, которые периодически испытывают достаточно сильные динамические воздействия К тому же часто сами пески укладываются в тело земляных сооружений, например, в тело автодорожных насыпей, в том числе пойменных
Из всего этого следует, что получение новых закономерностей поведения водонасьпценных песков при динамическом воздействии и исследование факторов, влияющих на их динамическую устойчивость, является актуальной задачей инженерной геологии
Цель и задачи работы. Основная цель работы заключается в исследовании устойчивости водонасьпценных песков при динамическом воздействии и
выявлении лежащих в ее основе закономерностей. В качестве одного из основных подходов к проблеме устойчивости несвязных грунтов в работе используется оценка динамической устойчивости с позиций концепции критической пористости
Для достижения этой цели в работе были поставлены следующие основные задачи.
1 Анализ и обобщение опубликованного материала по вопросам реакции песков на динамические воздействия
2 Исследование влияния структурных особенностей, начального напряженного состояния и условий нагружения на динамическую устойчивость во-донасыщенных песков
3 Разработка методики экспериментального определения критической пористости водонасыщенных песков в условиях недренированного трехосного сжатия
4 Анализ динамической устойчивости водонасыщенных песков в рамках концепции критической пористости
5 Проверка установленных закономерностей при практической оценке динамической устойчивости песков на разных территориях
Основные защищаемые положения. В работе обосновываются и выносятся на защиту пять основных положений
1 Динамическая устойчивость водонасыщенных песков в значительной степени определяется асимметрией цикла действующей нагрузки (характеризующей ее перепад в цикле относительно начальных сжимающих напряжений), которая контролирует смену знака возникающих касательных напряжений При этом существует критическое значение этого параметра нагрузки, ниже которого наблюдается прогрессирующее накопление деформации на фоне увеличения порового давления. Выше же этого значения накопление деформаций носит затухающий характер при снижении порового давления
2. Новая методика экспериментального определения критической пористости водонасыщенных песков в условиях недренированного трехосного сжа-
тия Она основана на стадийности развития сдвиговых деформаций в грунте, а ее ключевым моментом является изменение эффективных напряжений при формировании зон сдвига
3 Величина критической пористости не является постоянной для данного песка при данных условиях залегания, поскольку помимо дисперсности грунта и величины сжимающих напряжений ее величина определяется также скоростью приложения сдвигающих усилий
4 Понятие критической пористости песков неприменимо в условиях динамического воздействия. Однако по мере накопления деформаций в результате динамического нагружения в водонасыщенных песках любой плотности возникает состояние, названное нами нулевой динамической дшатансией, при котором суммарное изменение порового давления за полный цикл нагрузки равно нулю. Это состояние связывается нами с формированием в песках зон сдвига постоянной толщины, в которых и локализуется дальнейшее накопление деформаций
5 Классификация намывных песков по динамической устойчивости для целей автодорожного строительства применительно к территории Ханты-Мансийского автономного округа Категории песков в этой классификации выделены на основе установленной автором определяющей роли пылеватых и, в особенности, глинистых частиц для динамической устойчивости этих грунтов
Научная новизна:
1 Впервые выполнена количественная оценка относительной значимости отдельных структурных особенностей песков для их динамической устойчивости (содержания пылевато-глинистых частиц, наличия поверхностных пленок и др).
2 Проведенными расчетами впервые показано существенное влияние плотности сложения песков разной крупности на величину межчастичных контактных напряжений Это позволяет рассматривать степень плотности песка как важный фактор его начального напряженного состояния
3 Впервые показано, что с увеличением коэффициента бокового давления покоя (К0) в диапазоне от 0 4 до 1.2 динамическая устойчивость водонасы-щенных песков разной плотности возрастает, причем вид этой зависимости несколько различен (по разбросу, степени влияния) для песков разной крупности
4 Впервые показано, что для песков разной крупности и плотности сложения существует пороговое значение амплитуды динамических нагружений, при котором линейный тип зависимости скорости деформирования от амплитуды меняется на экспоненциальный
5. Получена неизвестная раннее зависимость поведения водонасыщен-ных песков от степени асимметрии цикла нагрузки и впервые установлено существование критического значения этой величины, по разные стороны которого существенно меняется характер деформирования грунта и знак изменения порового давления
6 Разработана новая методика экспериментального определения критической пористости водонасыщенных песков в условиях недренированного трехосного сжатия.
7 Установлена новая зависимость величины критической пористости песков от скорости приложения сдвигающих усилий
8 Впервые показано, что по мере накопления деформаций в результате динамического нагружения в водонасыщенных песках любой плотности суммарное изменение порового давления за полный цикл нагрузки может быть равно нулю При этом текущее значение приращения порового давления несколько раз меняет свой знак в течение цикла Предложено объяснение природы этого состояния, названного в работе нулевой динамической дилатансией
Практическое значение работы заключается в следующем
1 В выявлении факторов, существенно влияющих на динамическую устойчивость водонасыщенных песков, которые должны учитываться для корректной оценки их поведения при динамическом нагружении
2. В использовании установленных закономерностей при практической оценке, а) сейсмической разжижаемости песков северной части острова Саха-
лин по трассам проектируемых трубопроводов в рамках проектов «Сахалин-1» и «Сахалин-2», б) динамической устойчивости песчаных грунтов в поле техногенных вибраций на нефтедобывающих комплексах (на месторождениях Среднего Приобья), в) динамической устойчивости песчаных фунтов земляного полотна автодорог.
3 В разработке новой частной классификации намывных песков Ханты-Мансийского АО по динамической устойчивости для целей автодорожного строительства в этом регионе
4 В разработке номограммы для оценки возможности разжижения песков острова Сахалин в зависимости от магнитуды ожидаемого толчка, ускорения колебания на поверхности массива и глубины залегания грунтов.
5 В разработке методики экспериментального определения критической пористости песков в условиях недренированного трехосного сжатия
6 В доказательстве неинвариантности величины критической пористости песка от условий проведения испытаний, что затрудняет использование этого показателя для характеристики текущего состояния песков
7 В демонстрации неинформативности показателя степени плотности для оценки ожидаемой реакции песков на ожидаемые механические (статические) воздействия
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на отечественных и международных конференциях Ломоносовские чтения (Москва, геологический факультет МГУ, 2001), "Геотехнические проблемы строительства крупномасштабных и уникальных объектов" (Алматы, 2004), "Взаимодействие сооружений и оснований, методы расчета и инженерная практика" (Санкт-Петербург, 2005), "Инженерная геофизика - 2006" (Геленджик, 2006), а также на семинаре лаборатории инженерной геодинамики и обоснования инженерной защиты территорий Геологического факультета МГУ.
Основные положения работы опубликованы в 5 статьях в журналах-"Геоэкология", "Вестник Московского университета Серия 4 геология", "Промышленное и гражданское строительство", "Разведка и охрана недр", в моно-
графии "Разжижение грунтов при циклических нагрузках" (в соавторстве) и сборниках трудов международных и отечественных конференций "Многообразие грунтов, морфология, причины, следствия" (Москва, МГУ, 2003), "Инженерная геофизика - 2005" (Геленджик, 2005), III Центрально-азиатский геотехнический симпозиум "Геотехнические проблемы строительства на просадоч-ных грунтах в сейсмических районах" (Душанбе, 2005), "Новые технологии для ТЭК Западной Сибири" (Тюмень, 2006).
Структура работы, фактический материал и личный вклад автора. Диссертация изложена на 231 страницах и состоит из введения, 4 глав, выводов и списка цитируемой в тексте литературы из 121 наименований Текст работы сопровождается 24 таблицами, 93 рисунками и 36 приложениями
Экспериментальная часть исследований выполнена лично автором на кафедре инженерной и экологической геологии МГУ им М.В. Ломоносова Основные положения работы и ее выводы основываются на результатах экспериментальных исследований, выполненных на 68 пробах природных и техногенных песков из разных регионов страны и 9 модельных смесей Общее количество трехосных статических и динамических испытаний составляет около 400
За постоянную поддержку и неограниченную помощь автор работы искренне благодарен своему учителю и научному руководителю, доктору г -м н, профессору Евгению Арнольдовичу Вознесенскому Автор также выражает свою признательность всем сотрудникам кафедры инженерной и экологической геологии МГУ, помогавшим ему на разных стадиях выполнения этой работы Особенно, Н А Ларионовой, В М Ладыгину, Ю В Фроловой, В Н. Соколову, В В Фуниковой, ЛП Терешковой, М В. Фламиной,]
В Г. Шлыкову.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1. Современные представления о закономерностях поведения несвязных грунтов при динамических воздействиях
Обзорная часть работы состоит из двух параграфов. В первом параграфе (§11) рассматриваются установленные другими авторами закономерности реакции несвязных грунтов на динамические нагрузки и дискуссионные аспекты
их поведения Изучением этих вопросов занимались НМ Герсеванов, В А Флорин, Н.Н Маслов, П Л Иванов, И В Дудлер, Ю.М Абелев, В И. Осипов, В Д. Казарновский, Е А Вознесенский, О.В. Аслибекян, Г. Сид, А Казагранде, Г. Кастро, И Идрисс, К. Ишихара и многие другие исследователи
На основании результатов анализа опубликованной литературы в области динамики грунтов вопросы влияния структурных особенностей песков - гранулометрического состава и морфологии частиц - на их динамическую устойчивость изучены достаточно подробно и, в целом, большинство авторов сходятся во мнении, что большей динамической устойчивостью характеризуются более крупные пески, состоящие из слабо окатанных и шероховатых частиц Однако роль пылевато-глинистых частиц в динамической устойчивости несвязных грунтов, несмотря на большое количество проведенных исследований, разными авторами определяется неоднозначно Большинство исследователей считает, что тонкие частицы повышают динамическую устойчивость песков Однако существуют и противоположные результаты исследований - даже небольшое содержание (первые проценты) пылеватых и глинистых частиц заметно снижает сопротивление песков сдвигу Слабо изученным остается вопрос о влиянии поверхностных пленок на поведение песков в условиях динамического нагружения
Влияние характеристик строения и напряженного состояния песков на их поведение при динамическом воздействии также исследовано неравномерно Так, на сегодняшний день подробно изучено влияние влажности, плотности сложения и величины эффективных напряжений на динамическую устойчивость песков С увеличением последних сопротивление песков динамическому воздействию увеличивается Влияние влажности также описывается однозначно - максимальная динамическая устойчивость характерна при прочих равных условиях для капиллярно увлажненных песков, средняя - для сухих и минимальная - для водонасыщенных Спорным и малоизученным остается вопрос о роли коэффициента бокового давления покоя песков на их реакцию при динамическом нагружении
Среди характеристик динамической нагрузки наиболее часто в литературе рассматриваются амплитуда напряжений и частота колебаний Если все авторы признают, что с увеличением амплитуды нагрузки при прочих равных условиях динамическая устойчивость песков снижается, то вопрос о влиянии частоты воздействия остается до сих пор дискуссионным. К тому же в современной литературе по динамике грунтов практически не рассматривается асимметрия цикла нагрузки, которая оказывает определяющее влияние на динамическую устойчивость песков
Во втором параграфе (§ 1 2) рассматриваются современные представления о критической пористости песков, существующие способы ее определения и значение для динамической устойчивости песков Исследованиями критической пористости занимались такие известные ученые, как И В Яропольский, А. Казагранде, НМ Герсеванов, МН Гольдштейн, В В Радина, В А Флорин, Н Н. Маслов, А Л Рубинштейн, П О Бойченко, Н В Костылева, Е И. Медков, Н Н. Сидоров и др.
На основании анализа опубликованной литературы можно сформулировать некоторые выводы Все исследователи под критической понимают такую пористость, при которой сдвиг песка происходит без изменения его объема
Однако, несмотря на это, между отдельными авторами все же имеются некоторые противоречия Так, А. Казагранде и А Л. Рубинштейн считают, что песок независимо от его начальной плотности в зоне сдвига всегда стремится к критической пористости, тогда как Н М. Герсеванов, М Н Гольдштейн, В В Радина, В А Флорин утверждали, что в зоне сдвига пористость будет критической только в том случае, когда начальная пористость песка уже является критической, что представляется нам более корректным
К тому же существует несколько способов определения критической пористости, среди которых наиболее известны определения на сдвиговых приборах (одно- и многоплоскостного среза), а также в условиях трехосного сжатия На наш взгляд, одним из существенных различий и, следовательно,
недостатков этик способов определения критической пористости является то, что в плоскостных приборах зона сдвига и ее толщина задана изначально, что может и не соответствовать ее положению и реальным размерам.
Практически все исследователи (А Казагранде, Н.М. Герсеванов, В А Флорин, Ю М Абелев, НН Маслов и др) предлагают оценивать устойчивость песков к внешним воздействиям, в том числе и к динамическим, исходя из их текущей пористости относительно величины критической пористости Однако при этом не дается никаких объяснений, что в условиях динамического нагружения понимается под критической пористостью
И все же, несмотря на отмеченную многими авторами важность учета критической пористости песков, до сих пор этот параметр никак не используется ни для описания устойчивости водонасыщенных песков под действием внешней нагрузки, ни для характеристики текущего состояния песчаных грунтов разной плотности
Исходя из анализа современных представлений о динамической устойчивости песчаных грунтов, автором сформулированы цель и задачи работы.
Глава 2. Методика исследований
Экспериментальная часть исследований включала лабораторные динамические испытания образцов в условиях трехосного сжатия, определение критической пористости песков по новой авторской методике, а также ряд необходимых определений показателей состава и свойств изучавшихся грунтов по стандартным методикам
Динамические эксперименты проводились на кафедре инженерной и экологической геологии МГУ им М В Ломоносова на автоматизированной установке динамического трехосного сжатия по схеме недренированных испытаний водонасыщенных образцов с контролем напряжений Технические характеристики прибора приведены в тексте диссертации Образцы формировались методом сухой послойной отсыпки с последующим водонасыщением уже непосредственно в камере стабилометра После этого проводилась анизотропная консолидация с заданным соотношением начальных главных напряжений
Результаты испытаний, как это принято в мировой практике, представлялись для дальнейшего анализа, в основном, в виде траекторий эффективных напряжений в координатной плоскости максимальных касательных и средних эффективных напряжений В качестве критериев динамической устойчивости водонасыщенных песков в работе используются величины а) накопленной осевой деформации, б) относительного порового давления и в) удельной рассеянной энергии на момент достижения заданной осевой деформации.
Глава 3. Характеристика исследованных грунтов
Защищаемые положения и выводы работы основаны на результатах испытаний, выполненных на 68 пробах природных и техногенных песков из разных регионов страны, а также 9 модельных смесей, характеристика состава и свойств которых приведена в третьей главе работы. Изученная выборка достаточно разнообразна по составу и свойствам, и, в основном, представлена песками пылеватыми, мелкими и средней крупности разной степени окатанности и с разным характером поверхности зерен Содержание пылеватых и глинистых частиц изменяется от 1 до 33% Причем установлено, что эти тонкие частицы могут находиться в порах между крупными зернами или на их поверхности как относительно равномерно - в виде пленок, так и образовывать отдельные скопления, заполняющие неровности поверхности Все изученные пески близки по минеральному составу Преобладающими минералами песчаной и пылеватой фракций являются кварц (63-89%) и полевые шпаты (6-18%) Глинистые минералы представлены, в основном, каолинитом, монтмориллонитом, гидрослюдой и иллитом (каждый в отдельности не более 1%)
Глава 4. Устойчивость водонасыщенных песков при динамическом
воздействии
Все факторы, влияющие на динамическую устойчивость водонасыщенных песков, можно объединить в три группы состав и структурные особенности грунтов, их начальное напряженное состояние и параметры внешней нагрузки
В первом параграфе (§4.1) этой главы приведены результаты изучения влияния структурных особенностей песков (гранулометрического состава и морфологии частиц) на их динамическую устойчивость. На основе сравнительной количественной оценки энергоемкости деформирования грунтов установлено, что при прочих равных условиях определяющую роль в динамической устойчивости водонасыщенных песков (близких по минеральному составу) играют размер зерен преобладающей фракции и содержание пылевато-глинистых частиц, увеличение которого всегда приводило к заметному повышению деформируемости песков и более легкому их разжижению. Окатанность же частиц и наличие поверхностных пленок имеют подчиненное значение, а влияние неоднородности гранулометрического состава песков и их сортировки не является закономерным Также показано, что сравнительной, но все же косвенной характеристикой динамической устойчивости песка, на величину которой влияют все его структурные особенности, может служить уплотняемость (по В А Приклонскому) Причем сравнение на основе этого параметра правомерно только в пределах одной категории песков по гранулометрическому составу
Во втором параграфе (§4.2) представлены результаты изучения влияния начального напряженного состояния (степени плотности, начального соотношения главных напряжений) и условий погружения (частоты воздействия, амплитуды изменения напряжений, асимметрии цикла нагрузки) на динамическую устойчивость водонасыщенных песков
Результаты испытаний подтвердили закономерность повышения динамической устойчивости водонасыщенных песков с увеличением их степени плотности Этот эффект обусловлен увеличением общей площади контактов между частицами и, следовательно, уменьшением возникающих на них напряжений В работе приведен ориентировочный расчет контактных напряжений для песков разной крупности и плотности сложения, показавший, что при номинальном напряжении 100 кПа, например, в мелком песке напряжения на отдельном контакте изменяются от 192 МПа при средней плотности сложения песка до 171 МПа при плотном его сложении
Влияние начального соотношения главных напряжений на динамическую устойчивость песков неоднозначно и наименее изучено Это соотношение моделирует коэффициент бокового давления покоя грунта - К0 Получено, что с увеличением Ко в диапазоне от 0 4 до 1.2 динамическая устойчивость песков в целом возрастает, однако наиболее заметно сказывается изменение коэффициента бокового давления между 0 7 и 1 2 Причем для песков разной крупности эта зависимость имеет несколько различный характер. Влияние этого фактора, на наш взгляд, определяется одновременно изменением сжимающих боковых напряжений и величины начальных сдвиговых деформаций, развивающихся в грунте при К0) отличном от 1.
Установлена зависимость динамической устойчивости водонасыщенных песков от скорости приложения нагрузки, которая при постоянной амплитуде напряжений определяется частотой нагружения Так, увеличение частоты динамического воздействия от 0 004 до 0 04 Гц приводит к заметному повышению динамической устойчивости песков разной крупности, которая при дальнейшем повышении частоты еще на порядок (до 0 33 Гц) остается практически постоянной. Относительно высокая деформируемость песков при очень низких частотах воздействия (тысячные и сотые Гц), но при одинаковом уровне нагрузки, объясняется более продолжительным действием максимальных напряжений в каждом цикле
Повышение амплитуды изменения напряжений (аа) приводит к снижению динамической устойчивости и увеличению скорости деформирования песков разной крупности и плотности сложения Анализ наших результатов показывает, что эту зависимость можно описать количественно с высокой теснотой связи для любого песка Однако существует два принципиально разных диапазона значений ста, в которых тип этой зависимости меняется с линейной на экспоненциальную Пограничные значения амплитуды изменения напряжений, при которых происходит смена типа зависимости, контролируются крупностью и плотностью песков
И все же определяющая роль в динамической устойчивости водонасы-щенных песков любой плотности сложения принадлежит относительным перепадам напряжений в цикле нагрузки, которые количественно можно охарактеризовать приведенным коэффициентом асимметрии цикла, предложенным Е А Вознесенским (2000)
_ Ч,.
Рс а/
'тах
где ст'1т1П и ст'1тах - минимальные и максимальные осевые напряжения в цикле, выраженные в эффективных значениях, (кПа), о'3о - боковое сжимающее эффективное напряжение (кПа) При заданном коэффициенте бокового давления величина перепада напряжений определяет возможность смены знака касательных напряжений, т.е. инверсии их направления, которая существенно облегчает деформирование песков. Эта смена будет иметь место всякий раз, когда вертикальное напряжение в цикле становится меньше бокового В наших опытах нагрузка с разной асимметрией цикла задавалась путем изменения осевого напряжения после окончания предварительной консолидации образца при постоянном боковом Амплитуда была постоянна, а параметром динамической устойчивости служила величина осевой деформации
Получено, что динамическая устойчивость водонасыщенных песков разной крупности практически не зависит от асимметрии цикла в интервале значений ее коэффициента выше некоторого критического (рис 1) Однако при его уменьшении, в том числе и в область отрицательных величин, наблюдается резкое снижение сопротивляемости песка динамическому воздействию, связанное с инверсией возникающих касательных напряжений
Анализ результатов показал, что при критическом коэффициенте асимметрии соотношение касательных и эффективных напряжений в образце таково, что возникающее в песке трение минимально Установлено также, что степень влияния коэффициента асимметрии цикла на деформирование песков зависит от длительности динамического нагружения
■а-
§
песок средней
15 крупности
♦ ♦ ♦ ♦ -!- 10 • 5 ■ Рс(хрнт) ♦ 1 ....
-1 0 -0 5 0 0
коэффициент асимметрии цикла, р0
05
Рис. 1 Влияние коэффициента асимметрии цикла (рс) на темпы накопления деформаций в песке средней крупности за заданное количество циклов динамического воздействия
В мировой практике известен подход к оценке устойчивости песков с позиций их критической пористости, который рассматривался в работах А Каза-гранде, Н М Герсеванова, М Н Гольдштейна, В А Флорина, Н Н Маслова и других исследователей Однако критическая пористость сегодня практически не используется при оценке устойчивости песков к внешним механическим воздействиям из-за технических трудностей ее определения Третий параграф (§4 3) главы посвящен исследованию динамической устойчивости водонасы-щенных песков с позиций теории критической пористости. В отдельных разделах параграфа рассмотрены а) новая методика экспериментального определения критической пористости песков, б) результаты изучения основных факторов, определяющих величину критической пористости и в) значение критической пористости при оценке динамической устойчивости песков
В диссертации автором предложена новая методика экспериментального определения критической пористости водонасыщенных песков в условиях не-дренированного трехосного сжатия. Она была опробована на песках разной крупности, для каждого из которых проведена серия из 10-15-ти испытаний водонасыщенных образцов разной плотности в режиме монотонного консолиди-рованно-недренированного трехосного сжатия с одинаковыми параметрами в каждом опыте По характерным перегибам на полученных траекториях эффективных напряжений выделены три стадии деформирования (рис 2)
1) практически упругое сжатие воды и скелета, деформации не превышают 0 1% (участок АБ);
2) образование локальных зон малых смещений, слияние которых приводит к формированию зон сдвига (участок БВ) При этом деформации в зависимости от начальной плотности песка могут достигать и первых процентов,
3) дальнейшее деформирование песка в пределах сформировавшихся зон сдвига (участок ВГ).
60
а
* 40
"Ь
О
О 20 40 60 80
среднее эффективное напряжение р', кПа
Рис 2 Траектория эффективных напряжений на примере монотонного нагру-жения песка средней крупности
По мнению автора, тип реакции песка на внешнее воздействие отражается в изменениях порового давления и средних эффективных напряжений на второй стадии деформирования, а знак приращения эффективных напряжений указывает на тенденцию к уплотнению грунта или к его разуплотнению Отсюда пористость песка перед началом сдвига, согласно общепринятому определению, предложенному еще НМ Герсевановым, является критической, если процесс формирования зон сдвига не сопровождается изменением его пористости, что в недренированных условиях эксперимента физически эквивалентно нулевым изменениям эффективных напряжений и порового давления
Основываясь на этих рассуждениях и полученных нами результатах, с точки зрения типа поведения песков при статических нагрузках корректнее выделять только плотное и рыхлое сложение относительно критической пористости песка при данных условиях Такой подход позволил бы придать понятию
"плотность сложения" четкий физический смысл и использовать его для оценки ожидаемой реакции песков на внешние механические воздействия
На рис 3 приведен пример определения коэффициента критической пористости для песка средней крупности по результатам серии испытаний на образцах разной плотности
£ о
t £
С У
>5 В
1 I
£ С
0 72 -1 Л2 = 087
__ ~ ~ - е„г0 67
♦ < 0 64 - 06- Ч
-,—Щ-
-6 -4 -2 0 2 4 6 изменение средних эффективных напряжений Др', кПа
Рис 3 Изменение средних эффективных напряжений (Др') в зависимости от начального коэффициента пористости (е) на примере песка средней крупности
Для каждого эксперимента определяется приращение эффективных напряжений на второй стадии Анализ графиков рассеяния этих приращений в зависимости от начального коэффициента пористости позволяет получить критическое значение последнего при условии нулевых изменений эффективных напряжений Полученные значения критической пористости изученных песков приведены в табл 1
Установлено, что критическая пористость песков зависит от их дисперсности, морфологии частиц и величины внешней нагрузки, что согласуется с результатами других авторов.
В пределах изученной выборки максимальные значения критической пористости получены для песков мелких (екр=0 74-0 86), промежуточные - для пылеватых (екр=0 68-0 78) и минимальные - для песков средней крупности (екр=0 58-0 67) При этом с уменьшением параметра ёю критическая пористость
песков разной крупности возрастает практически линейно Критическая пористость также увеличивается с уменьшением сжимающих напряжений
Таблица 1
Экспериментально полученные значения коэффициента критической пористости (вкр) изученных песков
Проба песка Название по ГОСТ 25100-95 Пкр ¿10
1 0 52 34 0.01
2 Песок 0 68 40 0 05
3 пылеватый 0 78 44 0 03
4 0 73 42 0 03
5 0 74 43 0 12
6 Песок мелкий 0 79 44 0 11
7 0 86 46 0 07
8 Песок средней крупности 0 67 40 0 12
9 0 66 40 0.12
10 0 58 37 0 19
Кроме того, впервые показана зависимость критической пористости и от скорости приложения нагрузки С повышением скорости нагружения пески мелкие и пылеватые проявляют все большую тенденцию к разуплотнению, что в недренированных условиях отражается в росте эффективных напряжений и, вероятно, обусловлено взаимной фиксацией зерен, которая ограничивает их перемещения Более крупные разности с увеличением скорости, наоборот, постепенно начинают проявлять тенденцию к уплотнению, что выражается в снижении эффективных напряжений и обусловлено повышением их сжимаемости в результате частичного дробления наиболее крупных зерен
Отсюда возникает несколько вопросов - существует ли понятие критической пористости при динамическом воздействии, и если да, то, что представляет собой эта величина и как соотносится с критической пористостью в статических условиях Механизм деформирования песков в статических и динамиче-
ских условиях сильно различается. Само наличие фаз нагрузки и разгрузки облегчает возможность переориентации и переупаковки частиц, что может выразиться в смене знака дилатансии, и даже не один раз за цикл
Результаты экспериментов, поставленных для решения этих вопросов, позволяют заключить, что понятие критической пористости песков неприменимо в условиях динамического воздействия В разных фазах одного цикла происходит изменение величины порового давления (Ди) и эффективных напряжений (Ар'), а также и знака этих приращений Поэтому при оценке роли пористости песка в условиях динамического нагружения Ди и Др' следует рассматривать за полный цикл при одинаковом уровне касательных напряжений, соответствующем, например, начальному ^Нач) - перед динамическим воздействием
Во всех случаях в водонасыщенных песках любой плотности по мере накоплении деформаций в результате динамического нагружения в какой-то момент возникает состояние, названное нами нулевой динамической дилатансией, при котором суммарное изменение порового давления за полный цикл нагрузки равно нулю (Дид=0). Это состояние связывается нами с формированием в песках зон сдвига постоянной толщины, в пределах которых и локализуется дальнейшее накопление деформаций
Так, все пески, имевшие перед динамическим нагружением коэффициент пористости, равный критическому для статических условий, в первых циклах воздействия проявляли тенденцию к уплотнению, выражавшуюся в росте порового давления, которая от цикла к циклу ослабевала вплоть до исчезновения При этом траектории эффективных напряжений смыкаются, образуя "петлю" (рис 4). Выполняется условие нулевой динамической дилатансии Др'д»0 и Дид®0 при q=q„aч• Установлено, что количество циклов, необходимое для достижения нулевой динамической дилатансии, зависит от плотности сложения песков и параметров динамической нагрузки, в частности, от асимметрии цикла нагрузки
Следует отметить, что установленная нами стадийность деформирования песков при сдвиге в условиях статического нагружения проявляется и при ди-
намическом воздействии, но фиксируется только в первом цикле по смещению траекторий эффективных напряжений при формировании зон сдвига в песках разной плотности (рис. 4).
а
б
Рис. 4. Траектории эффективных напряжений при динамическом нагружении песка средней крупности с пористостью а) равной критической (е=екр), б) выше критической (е>екр) и в) ниже критической (е<екр).
В четвертом параграфе этой главы (§4.4) рассмотрен опыт практической оценки динамической устойчивости песков для целей проектирования сооружений и проверки установленных закономерностей. На основе результатов проведенных исследований установлено, что сейсмическое разжижение водо-насыщенных песков северо-восточной части о. Сахалин в условиях их природного залегания определяется возникновением смены знака касательных напряжений в толще грунтов при ожидаемых сейсмических событиях. Поэтому для надежной экспериментальной оценки поведения песков при динамическом воздействии принципиально важен корректный выбор коэффициента бокового давления. С учетом этого была составлена номограмма для оценки потенциала разжижения песков северо-восточной части о. Сахалин при заданном критиче-
ском уровне ускорения колебаний на поверхности массива и магнитуды землетрясения
Во этой же части работы рассмотрен опыт оценки динамической устойчивости намывных песков Ханты-Мансийского автономного округа, которые широко используются здесь при дорожном строительстве. Установлено, что для динамической устойчивости этих грунтов критическими являются концентрации 10% для пылеватых частиц и 1% - для глинистых. Их превышение катастрофически снижает динамическую устойчивость песков и делает практически непригодными для устройства земляного полотна в условиях высокого увлажнения. Критерием динамической устойчивости служила величина удельной рассеянной энергии, которая оценивалась на момент достижения 5%-ой осевой деформации образцов, поскольку 1) для сравнения энергоемкости деформирования любого грунта важно было выбрать одинаковый уровень деформаций (при этом деформация должна быть достаточно большой, так как с ее увеличением надежность измерения энергоемкости деформирования увеличивается), 2) в большей части проведенных динамических испытаний при достижении 5%-ой деформации в водонасыщенных песках происходило разжижение
Эти результаты послужили основой для классификации намывных песков этой территории по динамической устойчивости для целей автодорожного строительства (табл 2) Категории песков с разной динамической устойчивостью в этой классификации выделены на основе установленных нами закономерностей влияния гранулометрического состава песков, в особенности, содержания пылеватых и глинистых частиц
По нашему мнению, среди изученных песков данного региона только пески I категории (мелкие, с содержанием пылевато-глинистых частиц до 5% и, в отдельности, глинистых частиц - менее 1%) могут использоваться в составе затапливаемых насыпей, испытывающих как транспортные, так и волновые нагрузки Пески II категории можно использовать в автодорожных насыпях в том случае, если эти части земляного полотна не будут эксплуатироваться в затоп-
Таблица 2
Классификация намывных песков Ханты-Мансийского АО по динамической устойчивости для целей автодорожного строительства
я Содержание глинистых частиц (мельче 0 001 мм) % Характеристика динамической устойчивости
Разновидности песков си о и и £ а Содержание частиц мельче 0 05 мм,% в водонасыщенном состоянии во влажном состоянии Рекомендации по использованию
I <5 Достаточная динамическая устойчивость при транспортных нагрузках Разжижение и развитие значительных деформаций возможно в отдельных, случаях при длительных и интенсивных нагрузках £ 0 42)1 от волн высотой не менее 0 8м Энерго-емкость разжижения выше 8 кДж/м3 Высокая динамическая устойчивость Рекомендуется использовать для затапливаемых частей автодорожных насыпей, в т ч пойменных, испытывающих волновые нагрузки
мелкие II 5 < РС < 10 <1 Недостаточная динамическая устойчивость. Воз-можно развитие значительных деформаций при транспортных и волновых нагрузках умеренной ин-тенсивности (высота волн 0 5-0 7 м), а также раз-жижение при кратковременных интенсивных воз-действиях от волн высотой 0 8 м и более Энерго-емкость разжижения 4-8 кДж/м3 Высокая динами* ческая устойчивость Рекомендуется использовать только для верхних незатапливаемых частей земляного полотна. В этом случае возможно использовать без дополнительного укрепления методами технической мелиорации
мелкие и пылеватые III 1 <РС<10 Низкая динамическая устойчивость Возможно проявление плывунности. Быстрая разжижаемость при действии волн выше 0 5 м, развитие значитель-ных деформаций при нагрузках от движущегося транспорта. Энергоемкость разжижения менее 4 кДжУм3 Достаточная динамическая устойчивость Возможно использовать только для незатап ливаемых частей земляного полотна при эксплуатации в неводонасыщенном состоянии Для повышения динамической устойчивости рекомендуется использовать в оптимизированных смесях с более чистыми песками I категории
пылеватые IV > 10 не регламентируется Ничтожная динамическая устойчивость Легкая разжижаемость при транспортных и волновых нагрузках умеренной интенсивности (высота волны 0 44) 5 м, х^г. 0 22) Энергоемкость разжижения 1 5-2 5 кДж/м3 Низкая динамическая устойчивость Возможы значительные деформации Нецелесообразно использовать для дорожного строительства. В отсутствии альтернативы допустимо укладывать в земляное полотно, при эксплуатации в маловлажном ($,.<0 5) состоянии
1 т0=т/СТ1 - приведенная амплитуда динамических напряжений, т - амплт уда динамических касательных напряжений, - горизонтальное сжимающее напряжение
ленном состоянии. Пески же III и IV категорий малопригодны для автодорожного строительства, и требуют оптимизации своего гранулометрического состава за счет добавления чистых мелких песков I категории или внесения других «отощающих» добавок более грубого механического состава, как например, гравия, шлака и др
ВЫВОДЫ
1 При прочих равных условиях важнейшее значение для динамической устойчивости водонасыщенных песков имеет размер зерен преобладающей фракции и содержание пылевато-глинистых частиц Подчиненную роль играют окатанность зерен и наличие на них поверхностных пленок, а влияние неоднородности гранулометрического состава песков и их сортировки не является закономерным
2 Сравнительной, хотя и качественной характеристикой динамической устойчивости песков, на величину которой влияют все их структурные особенности, может служить уплотняемость (по В.А Приклонскому) С ее увеличением динамическая устойчивость песков в целом закономерно снижается, причем этот эффект выражен в большей мере для относительно более крупных разностей песков
3. Среди параметров внешнего воздействия определяющая роль в динамической устойчивости песков принадлежит асимметрии цикла приложенной нагрузки Для каждого песка существует свое критическое значение коэффициента асимметрии цикла При уменьшении коэффициента асимметрии относительно его критического значения, в том числе и в область отрицательных величин, наблюдается резкое снижение динамической устойчивости водонасыщенных песков, связанное с инверсией направления возникающих касательных напряжений.
4 С увеличением коэффициента бокового давления покоя (К0) в диапазоне от 0 4 до 1 2 динамическая устойчивость песков в целом возрастает Однако наиболее резкое ее увеличение отмечается при начальном соотношении эф-
фективных напряжений выше 0 8, что требует особого внимания при проведении динамических испытаний. Влияние этого фактора определяется одновременно изменением сжимающих боковых напряжений и величины начальных сдвиговых деформаций, развивающихся в грунте при Ко, отличном от 1. Причем для песков разной крупности эта зависимость имеет несколько различный характер
5 Развитие деформаций сдвига в водонасыщенных песках любой плотности происходит стадийно При этом изменение порового давления и эффективных напряжений при зарождении локальных зон сдвига определяется начальной (до приложения сдвигающей нагрузки) пористостью песка относительно ее критического значения
6 С точки зрения типа поведения песков при статических нагрузках корректнее выделять только плотное и рыхлое сложение относительно критической пористости песка при данном уровне нормальных напряжений. Такой подход позволил бы придать понятию «плотность сложения» четкий физический смысл и использовать его для оценки ожидаемой реакции песков на внешние механические воздействия
7 Величина критической пористости песков помимо их дисперсности и величины действующих сжимающих напряжений зависит от скорости приложения сдвигающей нагрузки, что обусловлено особенностями взаимного смещения зерен и их частичным дроблением
8. По мере накопления деформаций в процессе динамического нагруже-ния в водонасыщенных песках любой плотности возникает состояние, при котором суммарное изменение порового давления и эффективных напряжений за полный цикл нагрузки равно нулю Это состояние названо автором нулевой динамической дилатансией и связывается с постепенным формированием в песках зон сдвига постоянной толщины, в которых и локализуется дальнейшее накопление деформаций
Основные положения диссертации опубликованы в работах:
1 Вознесенский Е А, Фуникова В В , Кушнарева Е С, Проворов Ф А Основные факторы динамической устойчивости песчаных грунтов. Геоэкология. 2003 №4 С. 335-345.
2 Вознесенский Е А., Кушнарева Е С Оценка сейсмической разжи-жаемости грунтов острова Сахалин в связи с проектированием нефтегазодобывающих и транспортных сооружений. Труды Международной геотехнической конференции посвященной Году РФ в РК Казахстан, Алматы, 23 - 25 сентября 2004 г С 515-518
3 Кушнарева Е С, Вознесенский Е А Сейсмическая устойчивость песков в зависимости от их структурных особенностей. Труды Международной конференции по геотехнике «Взаимодействие сооружений и оснований методы расчета и инженерная практика». Санкт-Петербург, 26-28 мая 2005 г Том 2 С 229-234
4 Кушнарева Е С, Вознесенский Е.А., Сидорова А И Сравнительная характеристика сейсмической разжижаемости песков о Сахалин по данным статического зондирования и лабораторных динамических испытаний III Центрально-азиатский геотехнический симпозиум «Геотехнические проблемы строительства на просадочных грунтах в сейсмических районах» Душанбе, Таджикистан Ноябрь 2005.
5 Вознесенский Е.А., Владов M Л., Кушнарева Е С, Коваленко В Г Использование данных сейсмоакустических исследований для оценки динамической устойчивости грунтов в массиве Разведка и охрана недр 2005 №12 С
6 Вознесенский Е А, Фуникова В.В., Кушнарева Е С, Коваленко В Г Сейсмическое разжижение грунтов механизм, последствия и инженерная оценка для целей сейсмического микрорайонирования территории Разведка и охрана недр 2005 №12 С 61-65
7 Кушнарева Е С, Вознесенский Е А. Критическая пористость - важнейший параметр состояния песков разной крупности (тезисы) Труды Второй Международной научно-практической конференции «Инженерная геофизика -2005» Геленджик, ГНЦ «Южморгеология», 17 - 22 апреля 2006 г С 13-15
8 Вознесенский Е А, Коваленко В Г, Кушнарева Е С, Фуникова В.В Разжижение грунтов при циклических нагрузках Изд-во Московского университета 2005 134 с
9 Кушнарева Е С Экспериментальная оценка критической пористости песков Вестник Московского университета Серия 4 Геология № 3 2007
10 Вознесенский Е А, Кушнарева Е С Критическая пористость - экспериментальное определение и практическое применение Промышленное и гражданское строительство №11 2007 С 32-34
41-46
С 85-87
Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического факультета МГУ Тираж: 150 экз. Заказ № 43.
Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Кушнарева, Елена Сергеевна
Введение
Глава 1. Современные представления о закономерностях поведения несвязных грунтов при динамических воздействиях
§1.1. Установленные закономерности реакции несвязных грунтов на динамические нагрузки и дискуссионные вопросы их поведения
§ 1.2. Современные представления о критической пористости песков и существующие способы ее определения
Глава 2. Методика исследований
Глава 3. Характеристика исследованных грунтов
Глава 4. Устойчивость водонасыщенных песков при динамическом воздействии
§4.1. Влияние структурных особенностей песков на их динамическую устойчивость
§ 4.2. Влияние начального напряженного состояния и условий нагружения на динамическую устойчивость песков
§4.3. Динамическая устойчивость песков с позиций концепции критической пористости
4.3.1. Экспериментальное определение критической пористости песков
4.3.2. Основные факторы, определяющие величину критической пористости песков
4.3.3. О плотности сложения песков при критической пористости
4.3.4. Значение критической пористости при оценке динамической устойчивости песков
§ 4.4. Опыт практической оценки динамической устойчивости песков для целей проектирования сооружений и проявления установленных закономерностей
4.4.1. Опыт оценки динамической устойчивости песков применительно к условиям 193 их природного залегания
4.4.2. Опыт оценки динамической устойчивости намывных песков
Выводы
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Устойчивость водонасыщенных песков при динамическом воздействии"
Содержание работы заключается в исследовании устойчивости водонасыщенных песков в условиях динамических нагрузок разного происхождения (сейсмических, волновых, техногенных). На основе собственных исследований влияния параметров нагрузки и структурных особенностей несвязных грунтов на их динамическую устойчивость автором получены новые практически значимые эффекты и закономерности. В работе также рассмотрены вопросы динамической устойчивости песков с позиций концепции критической пористости, и разработана новая методика ее экспериментального определения в условиях недренированного трехосного сжатия.
Под динамической устойчивостью этих грунтов в работе понимается невозможность разрушения или развития в них критических деформаций при заданном уровне динамического воздействия.
Актуальность темы обусловлена дискуссионностью и недостаточной изученностью многих вопросов динамической устойчивости песков, несмотря на значительное количество исследований в этой области. Так, в опубликованной литературе практически отсутствуют сведения о роли степени асимметрии нагрузок на динамическую устойчивость несвязных грунтов, а данные о значимости частоты воздействия (особенно низких частот) очень противоречивы. Также нет единого мнения о влиянии пылеватых и глинистых частиц (мельче 0.05 мм) на разные формы поведения песков в условиях динамического нагружения.
Актуальность проблемы оценки динамической устойчивости грунтов связана и с быстрым ростом городов и строительством предприятий промышленного производства как в относительно спокойных, так и сейсмически активных районах, а также на водных (морских) акваториях в условиях нерегулярных ветровых и волновых нагрузок. Примером территории, испытывающей сейсмические нагрузки, является остров Сахалин, на территории которого в связи с активной разработкой нефтяных и газовых месторождений в настоящее время проектируются и строятся сооружения магистральных трубопроводов, буровые площадки, мостовые переходы через реки и морские заливы, а также портовые сооружения. Основаниями для этих сооружений часто служат широко распространенные здесь с поверхности водонасыщенные пески разной крупности, которые периодически испытывают достаточно сильные сейсмические воздействия.
Иногда сами возводимые инженерные сооружения являются источниками динамического воздействия. Так, например, в результате интенсивной разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений в центральных районах Западной Сибири значительные по площади участки этой территории испытывают техногенное динамическое воздействие, к источникам которого относятся дожимные насосные (ДНС) и компрессорные (КС) станции, автодороги, кусты добывающих и нагнетательных скважин.
К тому же часто пески укладываются в тело земляных сооружений, например, в тело насыпи автодороги. Так, в условиях интенсивного заболачивания территории Западной Сибири значительная часть инженерных сооружений размещается здесь на насыпях и отсыпках, в качестве материала для создания которых чаще всего используются намывные пески, добываемые средствами гидромеханизации из рек и проток.
Из всего этого следует, что получение новых закономерностей поведения водона-сыщенных песков при динамическом воздействии и исследование факторов, влияющих на их динамическую устойчивость, является актуальной задачей инженерной геологии.
Цель и задачи работы. Основная цель работы заключается в исследовании устойчивости водонасыщенных песков при динамическом воздействии и выявлении лежащих в ее основе закономерностей. В качестве одного из основных подходов к проблеме устойчивости несвязных грунтов в работе используется оценка динамической устойчивости с позиций концепции критической пористости.
Для достижения этой цели в работе были поставлены следующие основные задачи.
1. Анализ и обобщение опубликованного материала по вопросам реакции песков на динамические воздействия.
2. Исследование влияния структурных особенностей песков - гранулометрического состава и морфологии частиц (охатанности и характера поверхности) на их деформирование при динамическом нагружении.
3. Исследование влияния начального напряженного состояния и условий пагру-жения (частоты, амплитуды, асимметрии цикла нагрузки) на динамическую устойчивость водонасыщенных песков.
4. Разработка методики экспериментального определения критической пористости водонасыщенных песков в условиях недренированного трехосного сжатия.
5. Анализ динамической устойчивости водонасыщенных песков в рамках концепции критической пористости.
6. Анализ и обобщение собранного фактического материала.
7. Проверка установленных закономерностей при практической оценке динамической устойчивости грунтов на разных территориях.
Основные защищаемые положения
В работе обосновываются и выносятся на защиту пять основных положений.
1. Динамическая устойчивость водонасыщенных песков в значительной степени определяется асимметрией цикла действующей нагрузки (характеризующей ее перепад в цикле относительно начальных сжимающих напряжений), которая контролирует смену знака возникающих касательных напряжений. При этом существует критическое значение этого параметра нагрузки, ниже которого наблюдается прогрессирующее накопление деформации на фоне увеличения порового давления. Выше же этого значения накопление деформаций носит затухающий характер при снижении порового давления.
2. Новая методика экспериментального определения критической пористости водонасыщенных песков в условиях недренированного трехосного сжатия. Она основана на стадийности развития сдвиговых деформаций в грунте, а ее ключевым моментом является изменение эффективных напряжений при формировании зон сдвига.
3. Величина критической пористости не является постоянной для данного песка при данных условиях залегания, поскольку помимо дисперсности грунта и величины сжимающих напряжений ее величина определяется также скоростью приложения сдвигающих усилий.
4. Понятие критической пористости песков неприменимо в условиях динамического воздействия. Однако по мере накопления деформаций в результате динамического нагружения в водонасыщенных песках любой плотности возникает состояние, названное нами нулевой динамической дилатансией, при котором суммарное изменение порового давления за полный цикл нагрузки равно нулю. Это состояние связывается нами с формированием в песках зон сдвига постоянной толщины, в которых и локализуется дальнейшее накопление деформаций.
5. Классификация намывных песков по динамической устойчивости для целей автодорожного строительства применительно к территории Ханты-Мансийского автономного округа. Категории песков в этой классификации выделены на основе установленной автором определяющей роли пылеватых и, в особенности, глинистых частиц для динамической устойчивости этих грунтов.
Научная новизна
1. Впервые выполнена количественная оценка относительной значимости отдельных структурных особенностей песков для их динамической устойчивости (содержания пылевато-глинистых частиц, наличия поверхностных пленок и др.).
2. Проведенными расчетами впервые показано существенное влияние плотности сложения песков разной крупности на величину межчастичных контактных напряжений. Это позволяет рассматривать степень плотности песка как важный фактор его начального напряженного состояния.
3. Впервые показано, что с увеличением коэффициента бокового давления покоя (К0) в диапазоне от 0.4 до 1.2 динамическая устойчивость водонасыщенных песков разной плотности возрастает; причем вид этой зависимости несколько различен (по разбросу, степени влияния) для песков разной крупности.
4. Впервые показано, что для песков разной крупности и плотности сложения существует пороговое значение амплитуды динамической нагрузки, при котором линейный тип зависимости скорости деформирования от амплитуды меняется на экспоненциальный.
5. Получена неизвестная раннее зависимость поведения водонасыщенных песков от степени асимметрии цикла нагрузки и впервые установлено существование критического значения этой величины, по разные стороны которого существенно меняется характер деформирования грунта и знак изменения порового давления.
6. Разработана новая методика экспериментального определения критической пористости водонасыщенных песков в условиях недренированного трехосного сжатия.
7. Установлена новая зависимость величины критической пористости песков от скорости приложения сдвигающих усилий.
8. Впервые показано, что по мере накопления деформаций в результате динамического нагружения в водонасыщенных песках любой плотности суммарное изменение порового давления за полный цикл нагрузки может быть равно нулю. При этом текущее значение приращения порового давления несколько раз меняет свой знак в течение цикла. Предложено объяснение природы этого состояния, названного в работе нулевой динамической дилатансией.
Практическое значение работы заключается в следующем.
1. В выявлении факторов, существенно влияющих на динамическую устойчивость водонасыщенных песков, которые должны учитываться- для корректной оценки их поведения при динамическом нагружении.
2. В использовании установленных закономерностей при практической оценке: а) сейсмической разжижаемости песков северной части острова Сахалин по трассам проектируемых трубопроводов в рамках проектов «Сахалин-1» и «Сахалин-2», б) динамической устойчивости песчаных грунтов в поле техногенных вибраций на нефтедобывающих комплексах (на месторождениях Среднего Приобья), в) динамической устойчивости песчаных грунтов земляного полотна автодорог.
3. В разработке новой частной классификации намывных песков Ханты-Мансийского АО по динамической устойчивости для целей автодорожного строительства в этом регионе.
4. В разработке практических рекомендаций по использованию песков из разных карьеров ХМАО в составе земляного полотна автодорог.
5. В разработке номограммы для оценки возможности разжижения песков острова Сахалин в зависимости от магнитуды ожидаемого толчка, ускорения колебания на поверхности массива и глубины залегания грунтов
6. В разработке методики экспериментального определения критической пористости песков в условиях недренированного трехосного сжатия.
7. В доказательстве неинвариантности величины критической пористости песка от условий проведения испытаний, что затрудняет использование этого показателя для характеристики текущего состояния песков.
8. В демонстрации неинформативности показателя степени плотности для оценки ожидаемой реакции песков на ожидаемые механические (статические) воздействия.
Апробация работы. Результаты исследований были представлены на следующих отечественных и международных конференциях: Ломоносовские чтения (Москва, геологический факультет МГУ, 2001), "Геотехнические проблемы строительства крупномасштабных и уникальных объектов" (Алматы, 2004), "Взаимодействие сооружений и оснований: методы расчета и инженерная практика" (Санкт-Петербург, 2005), "Инженерная геофизика - 2006" (Геленджик, 2006).
Кроме того, основные положения работы опубликованы в 5 статьях в журналах: "Геоэкология", "Вестник Московского университета. Серия 4 геология", "Промышленное и гражданское строительство", "Разведка и охрана недр", в монографии "Разжижение грунтов при циклических нагрузках" (в соавторстве) и сборниках трудов международных и отечественных конференций: "Многообразие грунтов: морфология, причины, следствия" (Москва, МГУ, 2003), "Инженерная геофизика - 2005" (Геленджик, 2005), III Центрально-азиатский геотехнический симпозиум "Геотехнические проблемы строительства на просадочных грунтах в сейсмических районах" (Душанбе, 2005), "Новые технологии для ТЭК Западной Сибири" (Тюмень, 2006).
Структура работы, фактический материал и личный вклад автора
Диссертационная работа изложена на 231 страницах и состоит из введения, 4 глав (обзорной, методической, характеристики исследованных грунтов и результатов исследований), выводов и списка цитируемой в тексте литературы из 121 наименований. Текст работы сопровождается 24 таблицами, 93 рисунками и 36 приложениями.
Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Кушнарева, Елена Сергеевна
1. При прочих равных условиях важнейшее значение для динамической устойчи вости водонасыщенных песков имеет размер зерен преобладающей фракции и содержание пылевато-глинистых частиц. Подчиненную роль играют окатанность зерен и наличие на них поверхностных пленок, а влияние неоднородности гранулометрического состава пес ков и их сортировки не является закономерным.2. Сравнительной, хотя и качественной характеристикой динамической устойчи вости песков, на величину которой влияют все их структурные особенности, может слу жить уплотняемость (по В.А. Приклонскому). С ее увеличением динамическая устойчи вость песков в целом закономерно снижается, причем этот эффект выражен в большей мере для относительно более крупных разностей песков.3. Среди параметров внешнего воздействия определяющая роль в динамической устойчивости песков принадлежит асимметрии цикла приложенной нагрузки. Для каждо го песка существует свое критическое значение коэффициента асимметрии цикла. При уменьшении коэффициента асимметрии относительно его критического значения, в том числе и в область отрицательных величин, наблюдается резкое снижение динамической устойчивости водонасыщенных песков, связанное с инверсией направления возникающих касательных напряжений.4. Повышение амплитуды напряжений приводит к снижению динамической ус тойчивости и увеличению скорости деформирования песков разной крупности и плотно сти сложения. Эта зависимость может быть описана с высокой теснотой связи для любого песка. При этом существует два разных диапазона значений амплитуды, при которых ме няется тип этой зависимости - с линейной на экспоненциальную. Граничные значения ам плитуды напряжений, при которых происходит смена типа зависимости, определяются крупностью и плотностью песков.5. С увеличением коэффициента бокового давления покоя (Ко) в диапазоне от 0.4 до 1.2 динамическая устойчивость песков в целом возрастает. Однако наиболее резкое ее увеличение отмечается при начальном соотношении эффективных напряжений выше 0.8, что требует особого внимания при проведении динамических испытаний. Влияние этого фактора определяется одновременно изменением сжимающих боковых напряжений и ве личины начальных сдвиговых деформаций, развивающихся в грунте при К0, отличном от
1. Причем для песков разной крупности эта зависимость имеет несколько различный ха рактер.6. Развитие деформаций сдвига в водонасыщенных песках любой плотности про исходит стадийно. При этом изменение порового давления и эффективных напряжений при зарождении локальных зон сдвига определяется начальной (до приложения сдвигаю щей нагрузки) пористостью песка относительно ее критического значения.7. С точки зрения типа поведения песков при статических нагрузках корректнее выделять только плотное и рыхлое сложение относительно критической пористости песка при данном уровне нормальных напряжений. Такой подход позволил бы придать понятию «плотность сложения» четкий физический смысл и использовать его для оценки ожидае мой реакции песков на внешние механические воздействия.8. Величина критической пористости песков помимо их дисперсности и величины действующих сжимающих напряжений зависит от скорости приложения сдвигающей на грузки, что обусловлено особенностями взаимного смещения зерен и их частичным дроб лением.9. Понятие критической пористости песков неприменимо в условиях динамиче ского воздействия, поскольку даже за один цикл воздействия (в фазах нагрузки и разгруз ки) происходит изменение порового давления и эффективных напряжений. К тому же, знак этих приращений меняется несколько раз за полный цикл воздействия. Это не согла суется с мнением А. Казагранде, И.В. Яропольского, Н.М. Герсеванова, Н.Ы. Маслова, ко торые предлагали рассматривать динамическую устойчивость песков в зависимости от соотношения их текущей пористости с критической. Тем не менее, никто из них не уточ нял, что в данных - динамических - условиях нагружения подразумевается под понятием "критическая пористость", чему она соответствует и как определяется.10. По мере накопления деформаций в процессе динамического нагружения в во донасыщенных песках любой плотности возникает состояние, при котором суммарное изменение порового давления и эффективных напряжений за полный цикл нагрузки равно нулю. Это состояние названо автором нулевой динамической дилатансией и связывается с постепенным формированием в песках зон сдвига постоянной толщины, в которых и ло кализуется дальнейшее накопление деформаций.
Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Кушнарева, Елена Сергеевна, Москва
1. Абелев Ю.М. Плывуны как основание сооружений и методы их исследования на месте постройки. Государственное издательство строительной литературы, М.1947. 127 с.
2. Аккерман Е. Тиксотропия и текучесть мелкозернистых грунтов / Проблемы инженерной геологии. Вып. 1. М.: Изд-во иностранной литературы. 1958. с.73-92.
3. Аронов A.M. Некоторые результаты экспериментальных исследований процесса разжижения водонасыщенного песка. Вопросы геотехники. Сборник 3. 1959.
4. Баркан Д.Д. Динамика оснований и фундаментов. М.: Стройвоенмориздат.1948.
5. Бойченко П.О. Метод определения критической пористости несвязных грунтов. Предварительное собрание. Научный бюллетень, ЛГУ. №22. 1949. с.34-38.
6. Бойченко П.О. Определение критической пористости несвязных грунтов. Сб. "Некоторые методы определения физико-механических свойств грунтов" (Пособие для грунтовых лабораторий). ЛГУ. 1950. с.44-59.
7. Валишев Н.Т. Учет некоторых особенностей сейсмического режима при оценке степени динамической устойчивости песчаных масс в основании и теле гидротехнических сооружений. Издательство ЛИСИ. 1958.
8. Белли Ю.Я. К вопросу о сейсмической устойчивости намывных ядерных плотин. Вопросы механики грунтов. Ленинградский инженерно-строительный институт. Сборник трудов. Выпуск 28. 1958. с.87-127.
9. Вознесенский Е.А. Поведение грунтов при динамических нагрузках. Изд-во Московского университета. 1997. 288 с.
10. Вознесенский Е.А. Динамическая неустойчивость грунтов как актуальная проблема современной инженерной геологии. М.: Эдиториал УРСС, 1999. 264 с.
11. Вознесенский Е.А. Динамическая неустойчивость грунтов. Дисс. докт. геол-мин. наук. М. 2000. 368 с.
12. Вознесенский Е.А., Коваленко В.Г., Кушнарева Е.С., Фуникова В.В. Разжижение грунтов при циклических нагрузках. Изд-во Московского университета. 2005. 134 с.
13. Вознесенский Е.А., Фуникова В.В., Кушнарева Е.С., Проворов Ф.А. Основные факторы динамической устойчивости песчаных грунтов. Геоэкология. 2003. №4. С. 335345.
14. Гольдштейн М.Н. Внезапное разжижение песка. Вопросы геотехники. Сборник 1. Госстройиздат, М., 1953, 5-41 с.
15. ГОСТ 12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.
16. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.
17. Гришин П.А. Исследования потери устойчивости песка в затопленных откосах земляного сооружения при динамических на них воздействиях. Вопросы механикигрунтов. Ленинградский инженерно-строительный институт. Сборник трудов. Выпуск 28. 1958. с.70-87.
18. Гуменский Б.М. Критическая пористость песков и принцип ее определения. Строительство дорог. №5. 1939. с.27-29.
19. Гуменский Б.М. Основы физико-химии глинистых грунтов и их использование в строительстве. Л.-М.: Стройиздат. 1965. 255 с.
20. Денисов И.Я. Природа прочности и деформаций грунтов (избранные труды). М.: Стройиздат. 1972. 297 с.
21. Доклады (краткое содержание) XI, XII, XIII, XIV и XV научных конференций Ленинградского инженерно-строительного института. 1953, 1954, 1955, 1956 и 1957 гг.
22. Ершов В.А. Уплотнение верхней оболочки песчаных гидротехнических сооружений как фактор повышения их динамической устойчивости. Вопросы механики грунтов. Ленинградский инженерно-строительный институт. Сборник трудов. Выпуск 28. 1958. с.34-60.
23. Жигалин А. Д., Локшин Г.П. Формирование вибрационного поля в геологической среде // Инженерная геология. 1991. №6. с. 110-119.
24. Иванов П.Л. Разжижение песчаных грунтов. М.-Л., Госэнергоиздат, 1962.260 с.
25. Иванов П.Л. Уплотнение малосвязных грунтов взрывами. М.: Недра. 1983.230 с.
26. Ишихара К. Поведение грунтов при землетрясениях. Санкт-Петербург. НПО «Гсореконструкция-Фундаментпроект». 2006. 383 с.
27. Кожобаев К.А. Закономерности изменения прочности и деформирования дисперсных грунтов при низкочастотных динамических воздействиях. Дисс. докт. геол-мии. наук. Бишкек. 1995.
28. Костылева Н.В. Определение сопротивления сдвигу и критической пористости песка на стабилометре. Вопросы геотехники. Сборник 1. Госстройиздат, М., 1953, с. 80-97.
29. Мариупольский Л.Г. Исследования грунтов для проектирования и строительства свайных фундаментов. Л.-М.: Стройиздат. 1989. 199 с.
30. Маслов Н.Н. Условия устойчивости водонасыщенных песков. Госэнергоиздат, 1959, 328 с.
31. Медков Е.И. Определение критической пористости. Гидротехническое строительство. №5. 1951.
32. Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород. Том 1. Под редакцией Е.М. Сергеева, С.Н Максимова, Г.М. Березкиной. Изд-во МГУ. 1968.347 с.
33. Мохначев М.П. Усталость горных пород. М.: Наука, 1979. с. 151.
34. Огородникова Е.Н., Комиссарова Н.Н. Химический анализ грунтов. М.: Изд-во Московского университета. 1990. 157 с.
35. Осипов В.И. Динамическое разжижение водонасыщенных грунтов: природа и факторы, его определяющие (научный обзор) // Инженерная геология. 1988. №2. с.3-31.
36. Осипов В.И, Аслибекян О.В. Влияние состава пылеватых песков и супесей на их разжижение при вибрации. Инженерная геология. 1988. №6. с. 29-39.
37. Петтидэ/сон Ф.Дж. Осадочные породы. М.: Недра, 1981. 129 с.
38. Покровский Г.И. О деформации скашивания в грунтах. Сб. ВИОС. №1. 1933.
39. Приклонский В.А. Грунтоведение (часть 1). М.: Гос. Издательство геологической литературы. 1949. с.409.
40. Радина В.В. Критическая пористость песка и методы ее определения на сдвижных приборах. Вопросы геотехники. Сборник 1. Госстройиздат, М., 1953, с. 59-79.
41. Рубинштейн A.JI. Грунтоведение, основания и фундаменты. М., Сельхозгиз, 1961,312 с.
42. Савинов О.А. Об экспериментальном исследовании свойств насыпных грунтов как оснований фундаментов под машины. Труды НИИОСП. №1. Мастройиздат, 1949.
43. Сергеев Е.М., Голодковская Г.А., Зиангиров Р. С и др. Грунтоведение. Изд-во Московского университета. 1983. 385 с.
44. Сидоров Н.Н. Определение критической пористости песков. Госэнергоиздат. Гидротехническое строительство, №11. 1949. с. 21-23.
45. СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнически сооружения (волновые, ледовые и от судов).+
46. Соколов В.П., Юрковец Д.И., Разгулина О.В., Мельник В.Н. Метод оценки округлости микрообъектов по РЭМ-изображениям. Известия РАН. Серия физическая, 2005, том 69, №4, с. 533-536.
47. Трофимов В.Т., Королев В.А., Вознесенский Е.А., Голодковская Г.А., Василь-чук Ю.К, Зиангиров Р.С. Грунтоведение. 6-е изд., переработ, и доп. - М.: Изд-во МГУ, 2005. 1024 с.
48. Фенелонов В.Б., Пармон В.Н. Введение в физическую химию формирования текстуры гетерогенных катализаторов. Часть 1. Промышленный катализ в лекциях. Новосибирск. 2005.
49. Флорин В.А. К вопросу о разжижении чистых водонасыщенных мелкозернистых песков. Гидротехническое строительство, № 7, 1951, с. 34-36.
50. Фрейндлих Г. Тиксотропия. Л.-М.: ГОНТИ. 1939. 48 с.
51. Фуникова В.В. Влияние параметров состава и условий нагружения на динамическую устойчивость песчаных и глинистых грунтов. Дисс. канд. геол.-мин. наук. М. 2002. 173 с.
52. Barbour S.L. Nineteenth Canadian Geotechnical Colloquium: The soil-water characteristic curve: a historical perspective. Canadian Geotechnical Journal. Vol.35. No. 12. 1998. P. 873-894.
53. Been K., Jefferies M.G. A state parameter for sands. Geotechnique. 1985. 35(2). P.99-112.
54. Blight G.E. Shear stress and pore pressure in triaxial testing // Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division, ASCE. 1965. Vol. 91. № SMI. P.25-39.
55. Bolton M.D., Wilson J. V.R. An experimental and theoretical comparison between static and dynamic torsional soil tests I I Geotechnique. 1989. V.39. №4. P.585-599.
56. Byrne P.M., Mclntyre J. Effective stress liquefaction analysis at the Wildlife site. 11 Proceedings: 3nd International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake and Soil Dynamics, St.Louis. Miss. 1995. P.141-148.
57. Casagrande A. Liquefaction and cyclic deformation of sands. A critical review // Lecture at 5th Panamerican Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Buenos Aires. 1975. V.5. P.80-133.
58. Castro G. Liquefaction and cyclic mobility of saturated sands // Proceedings ASCE. 1975. V.101. №GT6. P.551-569.
59. Castro G., Enos J.L., France J.W., Poulos S.J. Liquefaction induced by cyclic loading. National Science Foundation NSF/CEE-82018.1982.
60. Chaney R.C., Fang H.Y. Response of non-saturated soil to cyclic loading // Proceedings: International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake and Soil Dynamics. St.Louis, Miss. 1981. VII. P.643. +
61. Committee on Soil Dynamics of the Geotechnical Engineering Division. Definition of terms related to liquefaction // Journal of the Geotechnical Engineering Division. 1978. V. 104. № GT9. P. 1197-1200.
62. Crawford C.B. Pore pressures within soil specimens in triaxial compression // ASTM Symposium on Laboratory Shear Testing of Soils, Ottawa. ASTM STP 361, 1963. P. 192211.
63. Finn W.D.L., Bransby P.L., Pickering D.L. Effect of strain history on liquefaction of sand // Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division, ASCE. 1970. Vol. 96. № SM6. P.1917-1934.
64. Fredlund D.G. The 1999 R.M. Hardy Lecture: The implementation of unsaturated soil mechanics into geotechnical engineering. Canadian Geotechnical Journal. Vol.37. No. 10. 2000. P. 963-986.
65. Goto S., Nishio S., Yoshimi Y. Dynamic properties of gravel sampled by ground freezing. Proceeding of Session on Ground Failures under Seismic Condition, ASCE Convention, Atlanta. 1994. P. 141-157.
66. Hanzawa H. Undrained strength and stability analysis for a quick sand. Soils and foundations. 20(2). 1980. P. 17-29.
67. Ho D.Y.F., Fredlund D.G. A multistage triaxial test for unsaturated soils. Geotechnical Testing Journal, GTJODJ. Vol. 5. No. 1/2. 1982. P. 18-25.
68. Ibsen L.B. The stable state in cyclic triaxial testing on sand // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 1994. V.13. № 1. P.63-72.
69. Ishihara K. Liquefaction and flow failure during earthquakes. Geotechnique. 43(3). 1993. P.351-415.
70. Ishihara K., Okada S. Effects of stress history on cyclic behavior of sand. Soils and Foundations. 1978. V. 18. №4. P. 31-45.
71. Ishihara К., Sodekawa M., Tanaka Y. Effects of overconsolidation on liquefaction characteristics of sands containing fines. Dynamic Geotechnical Testing. ASTM. STP 654. 1978. P. 246-264.
72. Ishihara K., Troncoso J., Kawase Y„ Takahashi Y. Cyclic strength characteristics of tailings materials. Soils and Foundations, 20. 1980. P. 127-142.
73. Kokusho Т., Tanaka Y. Dynamic properties of gravel layers investigated by in situ freezing sampling. Proceeding of Session on Ground Failures under Seismic Condition, ASCE Convention, Atlanta. 1994. P. 121-140.
74. Kulhawy F.H., Mayne P. W. Manual on Estimating Soil Properties for Foundation Design. Final Report, Project 1493-6, EL-6800, 1990. Electric Power Research Institute, Palo Alto, CA.
75. Kvasnicka P., Szavits-Nossan A. Influence of cyclic stress history on cyclic behavior of a sand. Soil Dynamics and Earthquake Engineering Conference, Southampton. 1982. P.55-63.
76. Lade P.V., Yamamuro J.A. Effects of nonplastic fines on static liquefaction of sands. Canadian Geotechnical Journal. Vol.34. 1997. P.918-928.
77. Lunne Т., Robertson P.K., Powell J.J.M. Cone Penetration Testing in geotechnical practice. E & FN Spon. London New York. 1997. 312 pp.
78. McRoberts E.C., Sladen J.A. Observations on static and cyclic sand-liquefaction methodologies. Canadian Geotechnical Journal. Vol.29. 1992. P.650-665.
79. Mitchell J.K. Fundamentals of Soil Behavior. Second Edition. John Wiley & Sons. New York. 1993. 438 pp.
80. Pitman T.D., Robertson P.K., Sego D.C. Influence of fines on the collapse of loose sands. Canadian Geotechnical Journal. Vol.31. 1994. P.728-739.
81. Prakash Sh. Soil Dynamics. McGraw-Hill Book Company, N.Y. 1981. P.276.
82. Robertson P.K., Campanella R.G. Liquefaction potential of sands using the CPT. Journal of the Geotechnical Engineering. ASCE. 1985. Vol.111. P.3 84-403.
83. Roscoe K.H. The influence of strains in soil mechanics. 10th Rankine Lecture// Geotechnique. 1970. V.20. №2. P. 129-170.
84. Schofield A.N. An introduction to centrifuge modeling / Centrifuges in SoiLme-chanics. Craig, James and Schofield (eds.), A.A. Balkema, Rotterdam. 1988. P. 1-9.
85. Seed H.B., Idriss I.M. Simplified procedure for evaluating soil liquefaction potential. Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division, ASCE. 1971. Vol. 97. № SM9. P. 1249-1273.
86. Seed H.B., Idriss I.M. Ground motions and soil liquefaction during earthquakes. Earthquake Engineering Research Institute Monograph. 1982. Oakland, CA.
87. Seed H.B., Idriss I.M., Arango I Evaluation of liquefaction potential using field performance data. Journal of the Geotechnical Engineering. ASCE. 1977. Vol.109. P.458-482.
88. Seed H.B., Lee K.L. Liquefaction of saturated sands during cyclic loading. Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division, ASCE. 1966. Vol. 92. № SM6. P.105-134.
89. Seed H.B. Stability of potentially liquefiable sand deposits using gravel piles. Journal of the Geotechnical Engineering. ASCE. 1977. Vol.107.
90. Sladen J.A., D 'Hollander R.D., Krahn J. Back analysis of the Nerlerk berm liquefaction slides. Canadian Geotechnical Journal. Vol.22. 1985. P.579-588.
91. Stokoe K.H., Lee S.H.H., Knox D.P. Shear moduli measurements under true tri-axial stresses. Advances in the art of testing under cyclic conditions, ASCE. New York. 1985. P.166-185.
92. Tokimatsu K., Yoshimi Y. Empirical correlation of soil liquefaction based on SPT n-value and fines content. Soils and Foundations, 23. 1983. P.57-74.
93. Townsend F.C. A review of factors, affecting cyclic triaxial tests / Dynamic geotechnical testing, ASTM SPT 654. 1978. P.356-383.
94. Troncoso J.H., Verdugo R. Silt content and dynamic behavior of tailing sands. In Proceeding of the 1 llh International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. San Francisco, Calif. Vol. 3. 1985. P.1311-1314.
95. Vaid Y.P., Chern J.C. Effect of static shear on resistance to liquefaction. Soils and Foundations. 1983. V.23. №1. P.47-60.i
96. Vaid Y.P., Chern J.C. Mechanism of deformation during cyclic undrained loading of saturated sands I I Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 1983. V.2. N 2. P. 171-176.
97. Vaid Y.P., Sivathayalan S. Fundamental factors affecting liquefaction susceptibility of sands. Canadian Geotechnical Journal. 2000. Vol. 37. No.3. P.592-606.
98. Vaid Y.P., Stedman J.D., Sivathayalan S. Confining stress and static shear effects in cyclic liquefaction. Canadian Geotechnical Journal. 2001. Vol. 38. P.580-591.
99. Wilson J.M.R. The dynamic properties of soil. MPh dissertation, Engineering Department, Cambridge University. 1985.
100. Wong R.T., Seed H.B., Chan C.K. Cyclic loading liquefaction of gravelly soils. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE. 1975. GT6. P.571-583.
101. Wride (Fear) C.E., Robertson P.K., Biggar K.W., Campanella R.G., Hofmann B.A., Hughes J.M.O., Kupper A., Woeller D.J. Interpretation of in situ tests results from the CANLEX sites. Canadian Geotechnical Journal. 2000. Vol.37. P.505-529.
102. Yamamuro J.A., Lade P. V. Static liquefaction of very loose sands. Canadian Geotechnical Journal. Vol.34. 1997. P. 905-917.
103. Youd T.L., Noble S.K. Liquefaction criteria based on statistical and probabilistic analyses. Proceedings of NCEER Workshop on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils, NCEER, State University of New York at Buffalo. 1997a. P.201-215.
104. ObergA-L., Sallfors G. Determination of shear strength parameters of unsaturated silts and sands based on water retention curve. Geotechnical Testing Journal, GTJODJ. Vol. 20. No. 1. 1997. P. 40-48.Фондовая:
105. Кушнир Л.Г., Балабанов И.П., Вознесенский Е.А. Северный вариант перетрассировки выхода с Пильтунского месторождения (вариант 2V). Том.З. Инже-нерно-геологичесике изыскания. Книга 5. Часть 2. М. Геологический факультет МГУ. 2005а.
106. Кушнир Л.Г., Балабанов И.П., Вознесенский Е.А. Южный вариант перетрассировки выхода с Пильтунского месторождения (вариант 2А). Том.З. Инже-нерно-геологичесике изыскания. Книга 5. Часть 2. М. Геологический факультет МГУ. 20056.
107. Вознесенский Е.А., Фуникова В.В., Кушнарева Е.С. Оценка разжижае-мости грунтов по трассе наземных трубопроводов проекта «Сахалин-1» при сейсмических воздействиях. М. Геологический факультет МГУ. 2003а. 74 с.
108. Вознесенский Е.А., Фуникова В.В., Кушнарева Е.С. Исследование потенциала разжижения грунтов на буровой площадке «Чайво»». М. Геологический факультет МГУ. 20036. 31 с.
109. Вознесенский Е.А., Фуникова В.В., Кушнарева Е.С. Проведение испытаний образцов гидронамывных песчаных грунтов ХМАО на воздействие циклических нагрузок. М. Геологический факультет МГУ. 2004. 26 с.
110. Трофимов В.Т., Вознесенский Е.А., Самарин Е.Н. и др. Комплексная оценка экологического риска эксплуатации нефтегазовых месторождений Западной Сибири. Самотлорское нефтяное месторождение. М. Геологический факультет МГУ. 1999. 240 с.
-
Кушнарева, Елена Сергеевна
-
кандидата геолого-минералогических наук
-
Москва, 2008
-
ВАК 25.00.08
- Строение толщ и инженерно-геологические особенности нижнемеловых грунтов территории г. Москвы
- Влияние параметров состава и условий нагружения на динамическую устойчивость песчаных и глинистых грунтов
- Обоснование технологии подготовки глинистых песков россыпных месторождений управляемым водонасыщением
- Роль геоэкологических факторов в формировании плывунности песчаных грунтов
- Формирование намывных оснований в инженерно-геологических условиях Западной Сибири
