Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Влияние минерального состава и микростроения моренных глинистых грунтов на их свойства

ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Влияние минерального состава и микростроения моренных глинистых грунтов на их свойства"

На правах рукописи

Чернов Михаил Сергеевич

ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА И МИКРОСТРОЕНИЯ МОРЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ НА ИХ СВОЙСТВА (НА ПРИМЕРЕ ПЛЕЙСТОЦЕНОВЫХ МОРЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ г. МОСКВЫ)

Специальность 25.00.08 «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва, 2007 г.

003173222

Работа выполнена на кафедре инженерной и экологической геологии геологического факультета Московского государственного университета им МВ Ломоносова

Научные руководители доктор геолого-минералогических наук,

профессор Вячеслав Николаевич Соколов

Официальные оппоненты доктор географических наук, профессор

Виктор Васильевич Рогов

кандидат геолого-минералогических наук, доцент Татьяна Владимировна Максимова

Ведущая организация Институт геоэкологии им Е М Сергеева РАН

Защита диссертации состоится 14 ноября 2007 года в 16 часов 20 минут на заседании диссертационного совета Д 501 001 30 в Московском государственном университете им MB Ломоносова по адресу г Москва, Ленинские горы, МГУ им М.В. Ломоносова, геологический факультет, аудитория 301

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке геологического факультета МГУ, сектор «А», 6 этаж

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу 119991, ГСП-1, г Москва, Ленинские горы, МГУ им MB Ломоносова, геологический факультет, ученому секретарю диссертационного совета Л Т Роман

Автореферат разослан 14 октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета доктор геолого-минералогических наук,

профессор

Л Т Роман

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Ледниковые моренные отложения являются одним из наиболее распространенных типов глинистых грунтов четвертичного возраста на территории г Москвы Моренные грунты встречаются в геологическом строении всех крупных элементов рельефа Они часто вскрываются с поверхности или под маломощным чехлом покровных суглинков Считается, что моренные грунты являются надежными основаниями возводимых сооружений Тем не менее, несмотря на высокую плотность ледниковых отложений, известны факты аномального поведения моренных глинистых грунтов, отличающихся повышенной проницаемостью и слабой устойчивостью к выветриванию

В опубликованной литературе имеется довольно много отдельных данных о составе, строении и свойствах моренных грунтов Однако в имеющихся работах нет комплексного рассмотрения этих важнейших характеристик грунтов, а так же практически отсутствует информация о микростроении грунтов, которое наряду с минеральным составом, является одним из главных факторов, определяющих их поведение и свойства. Поэтому получение новых данных о составе и строении моренных глинистых грунтов, распространенных на территории г. Москвы, и выяснение их влияния на свойства является актуальной задачей современного грунтоведения

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы явилось изучение особенностей минерального состава и микростроения моренных глинистых грунтов г Москвы и установление влияния этих факторов на свойства данных грунтов Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи

1 Изучить минеральный состав и дать количественную морфологическую оценку твердых структурных элементов, слагающих моренные глинистые грунты

2 Разработать методику изучения микростроения, позволяющую получать корректную количественную информацию о поровом пространстве моренных глинистых грунтов

3 Изучить особенности минерального состава, микростроения и свойств моренных глинистых грунтов территории г Москвы

4 Установить закономерности взаимосвязи минерального состава и особенностей микростроения с физико-механическими свойствами моренных глинистых грунтов

Объект исследования. Диссертационная работа является итогом исследований, проведенных автором в период обучения в очной аспирантуре на кафедре инженерной и экологической геологии геологического факультета МГУ им MB Ломоносова с 2003 по 2006 гг Фактический материал для работы по теме диссертации был собран во время обучения в аспирантуре по результатам собственных полевых и лабораторных исследований, также использовались фондовые данные других организаций. Объектом исследования были моренные отложения, широко распространенные на территории г Москвы Были подробно изучены 4 ключевых участка, и накоплена коллекция из более чем 70 образцов моренных глинистых грунтов московского (glims) и донского (glds) оледенения

Методика исследований и достоверность результатов. Исследования проводились с помощью современных методов, широко используемых в грунтоведении Микростроение изучалось с применением высокоразрешающей растровой электронной микроскопии (РЭМ) и программного комплекса по анализу изображений, минеральный состав определялся методом рентгеновского дифрактометрического анализа Для обработки результатов использовались методы многомерного статистического анализа Комплексное сочетание этих методов позволило получить надежные и достоверные научные результаты

Научная новизна

1 Разработана новая методика исследования микростроения моренных глинистых грунтов по РЭМ-изображениям, позволяющая исключить неоднозначность выделения крупных структурных элементов и получить корректную информацию о структуре порового пространства грунта

2 Получены новые данные о минералого-петрографическом составе и

2

микроморфологических особенностях твердых структурных элементов отдельных фракций моренных глинистых грунтов.

3 В моренных глинистых грунтах выявлено присутствие новой категории пор, располагающихся на границе песчаных и пылеватых зерен и глинистой матрицы

4 Получены неизвестные ранее зависимости прочностных и деформационных свойств моренных глинистых грунтов от их минерального состава и особенностей микростроения

Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие защищаемые положения

1 Разработана новая методика проведения количественного анализа микростроения моренных глинистых грунтов по РЭМ-изображениям, заключающаяся в том, что крупные поры исследуются при малых увеличениях (50 — 1000 раз) по образцам-аншлифам, пропитанным люминофором в режиме катодолюминесценции, а мелкие поры изучаются по сколам образцов при больших увеличениях (2000 - 32000 раз) в режиме вторичных электронов.

2 Получены новые количественные данные о микроморфологических особенностях твердых структурных элементов отдельных фракций моренных суглинков и их минералого-петрографическом составе, заключающиеся в том, что

- глинистые фракции суглинков московской и донской морен имеют схожий минеральный состав и морфологию твердых структурных элементов Они в основном, представлены анизометричными пластинчатыми глинистыми частицами, листообразными анизометричными ультромикроагрегатами преимущественно иллит-гидрослюдистого и каолинитового состава, полуугловатыми зернами кварца, а так же в суглинках донской морены зернами кальцита,

- пылеватые фракции суглинков московской и донской морен имеют схожий минеральный состав и представлены в основном зернами кварца, полевых шпатов, кальцита и доломита, микроагрегатами глинистых частиц По морфологическим особенностям твердые структурные элементы суглинков

3

московской морены отличаются более высокой степенью окатанности, чем донской морены

- песчаные фракции суглинков московской морены представлены в основном хорошоокатанными зернами кварца и окатанными зернами полевых шпатов, полуугловатыми обломками известняка и гранитов, песчаные фракции суглинков донской морены представлены в основном хорошоокатанными зернами кварца и полевых шпатов, полуугловатыми обломками известняка и гранитов,

- гравийные фракции глинистых грунтов московской морены представлены в основном полуугловатыми зернами кварца, обломками гранитов, песчаников и известняков, гравийные фракции донской морены представлены в основном хорошо окатанными зернами кварца, обломками гранитов, песчаников, известняков и неокатанными зернами полевых шпатов Крупные впадины на поверхности зерен заполнены высокодисперсным веществом

3 Выявлены специфические особенности микростроения моренных глинистых грунтов, характеризующиеся присутствием на границе песчаных и пылеватых зерен и глинистой матрицы анизометричных по форме «серповидных» пор Такие поры могут быть дополнительными путями сосредоточенной фильтрации, объясняющими высокие значения коэффициента фильтрации в некоторых плотных моренных глинистых грунтах, а также многочисленными «дефектами» структуры грунта, способствующими формированию поверхностей разрушения при механических воздействиях

4 Установлены новые зависимости прочностных и деформационных свойств моренных суглинков от их минерального состава и некоторых параметров микростроения с учетом влияния естественной влажности, заключающиеся •

- в увеличении значений прочности на одноосное сжатие (Б^), угла внутреннего трения (ср), сцепления (с) и модуля общей компрессионной деформации (Еок) с ростом содержания в моренных суглинках высокодисперсного рентгеноаморфного вещества (РАВ) и возрастания

4

суммарного содержания в них РАВ и глинистых минералов,

- в снижении значений R« % с и Еок с ростом содержания в моренных суглинках кварца, межмикроагрегатных микропор, межмикроагрегатно-зернистых («серповидных») микропор и возрастанием значений интегрального показателя микростроения - дисперсности (D)

Структура и объем работы. Работа изложена на 156 страницах машинописного текста, включает 50 рисунков и 16 таблиц Работа состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы из 104 наименований

Апробация работы и публикации. Основные положения и выводы работы изложены в 7 публикациях в сборниках трудов научных конференций и в периодических изданиях Результаты исследований докладывались на международных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2003» и «Ломоносов-2004», на годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (5-е Сергеевские чтения, 2003 г), на Международной научной конференции «Многообразие грунтов морфология, причины, следствия» (2003), на XXI Российской конференции по электронной микроскопии (ЭМ, 2006), на VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (РГГРУ, 2007)

Практическое значение работы. Результаты исследований внедрены в практику количественного анализа микростроения дисперсных грунтов по РЭМ-изображениям Они расширяют представления исследователей о минеральном составе и строении моренных глинистых грунтов, объясняют изменение поведения этих грунтов при различных воздействиях Полученные корреляционные зависимости могут использоваться для прогноза прочностного поведения моренных глинистых грунтов г Москвы

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю, доктору г -м н, профессору В Н Соколову за руководство работой, всестороннюю поддержку и помощь на всех этапах выполнения работы Автор благодарен ст н с [В Г Шлыкову за неоценимую помощь в рентгеновких дифрактометричских исследованиях, доктору г -м н , профессору А В Лехову, доктору г -м н , профессору В А Королеву и к г -м н , доценту

5

С К Николаевой за ценные советы и замечания при подготовке диссертации, а также всему коллективу кафедры инженерной и экологической геологии за внимание, рекомендации и поддержку при подготовке работы Автор благодарит к г -м н А Г Кошелева за помощь в отборе и накоплении коллекции образцов моренных глинистых грунтов, и предоставлении фондовых материалов инженерно-геологических изысканий

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Современные представления о плейстоценовых моренных отложениях

В первом разделе главы описывается история изученности и распространения моренных отложений на территории г Москвы Этим вопросам посвящены работы Б М Даньшина, Ф В Котлова и др

В следующих разделах рассматриваются современные представления о минеральном составе и строении моренных отложений Изучением минерального состава моренных отложений занимались В И Приклонский, Ф В Котлов, С Д Астапова, А В Матвеев, Е В Рухина, К И Лукашев, Н Г Судакова и многие другие исследователи Большинство работ устанавливают общие закономерности формирования и изменения минерального состава моренных отложений с целью восстановления палеогеографических обстановок плейстоценовых оледенений и динамики их развития Минеральный состав моренных отложений территории г Москвы изучен недостаточно для дальнейших исследований В основном его общую характеристику можно найти в описании более крупных региональных обобщений

Главнейшие черты строения основных морен рассмотрены в работах П А Кропоткина, И В Мушкетова, Б Ф Даньшина, Ф В Котлова, А И Москвитина, К И Лукашева, С Д Астаповой, Е В Рухиной, Ю А Лаврушина, А В Раукаса, А В Матвеева, Л Н Андреичевой и многих

других исследователей Наиболее подробно изучено строение основных морен, причем особое внимание уделялось их текстурным особенностям Информация о микростроении морен в литературе практически отсутствует

В последнем разделе главы описана изученность инженерно-геологических свойств моренных грунтов, наиболее полно они рассмотрены в работах В А Приклонского, Е В Шанцера, Н Г Верейского, Т В Максимовой, А Г Кошелева и монографии Инженерная геология СССР

Анализ собранных материалов показал, что в опубликованной литературе очень мало данных о минеральном составе и микростроении моренных глинистых грунтов, распространенных на территории г Москвы, и отсутствует информация о влиянии этих основных факторов на свойства грунтов Из анализа современных представлений о моренных отложениях автором сформулированы цель и задачи настоящей работы

Глава 2. Характеристика объекта исследования

В первом разделе главы подробно описано геологическое строение и

приведены инженерно-геологические разрезы ключевых участков, на которых

проводилось изучение моренных глинистых грунтов г Москвы

В следующих разделах главы рассматриваются данные о минеральном

составе, строении и свойствах моренных глинистых грунтов Средние значения

компонентов валового количественного минерального состава, физических,

физико-химических и физико-механических свойств исследуемых грунтов

приведены отдельно для московской (glims) и донской (glds) морен

В минеральном составе всех исследованных моренных глинистых

грунтов преобладающим минералом является кварц (52-88%) Содержание

плагиоклаза и калиевых полевых шпатов (КПП!) изменяется от первых

процентов до 14% и 15%, соответственно Карбонатные минералы (кальцит и

доломит) полностью отсутствуют в верхней части московской морены, в

нижней части московской морены их содержание несколько меньше (~9%), чем

в донской морене (—16%) Небольшое количество карбонатных минералов

содержится в высокодисперсной форме Глинистые минералы (иллит,

7

гидрослюда, каолинит, хлорит, смектиты и смешанослойные) присутствуют во всех образцах, и их суммарное содержание не превышает 10-12% Во многих образцах отмечается присутствие высокодисперсного рентгеноаморфного вещества (РАВ), причем его содержание в донской морене выше, чем в московской

По классификации НА Качинского большинство изученных грунтов московской и донской морен относятся к суглинкам тяжелым

Исследования микростроения, проведенные с помощью РЭМ, показали, что все исследуемые моренные глинистые грунты имеют близкую матричную микроструктуру, сложенную микроагрегатами глинисто-пылеватых частиц удлиненной формы и более мелкими листообразными микроагрегатами глинистых частиц В глинистой матрице встречается большое количество песчаных и пылеватых зерен

В последнем разделе главы приводятся сводные таблицы физических, физико-химических и физико-механических свойств Отмечается, что при близких значениях влажности разновозрастных моренных отложений, плотность глинистых грунтов московской морены выше, чем у донской, а значения показателей прочностных свойств глинистых грунтов донской морены выше, чем у московской Это можно объяснить разными условиями эпигенетических преобразований моренных грунтов московского и донского оледенений

Глава 3. Методика изучения состава, строения и свойств моренных глинистых грунтов

Изучение дисперсного состава и свойств моренных глинистых грунтов проводилось по стандартным методикам

Количественный минеральный анализ валовых проб моренных глинистых грунтов и их отдельных фракций проводился прямым (безэталонным) методом рентгеновской дифрактометрии на кафедре инженерной и экологической геологии под руководством с н с В Г Шлыкова Для этой цели использовались рентгеновские установки ДРОН-3 и ДРОН-6

8

Безэталонный метод позволил получить количественный валовой минеральный состав в процентах от массы исследованных образцов грунтов Помимо кристаллической фазы также выделялось содержание рентгеноаморфной фазы (РАВ)

Изучение морфологических особенностей твердых структурных элементов проводилось по отдельным гранулометрическим и микроагрегатным фракциям, выделенным из монолитов моренных глинистых грунтов Фракции >10, 10-7, 7-5, 5-3, 3-2, 2-1, 1-0,5, 0,5-0,25 и 0,25-0,1 мм были получены просеиванием на колоннах сит Фракции 0,1-0,05, 0,05-0,01, 0,01-0,005 и < 0,001 мм были получены из суспензии методом отмучивания

Химический состав, микростроение и морфологические особенности твердых структурных элементов моренных глинистых грунтов во фракциях меньше 2 мм, изучались с помощью растрового электронного микроскопа (РЭМ) LEO 1450VP, оснащенного энерго-дисперсионным спектрометром (ЭДС) INCA 300, на кафедре инженерной и экологической геологии под руководством проф В Н Соколова Количественный анализ микростроения проводился с помощью программного обеспечения «STIMAN»

Для получения корректной информации о структуре порового пространства моренных глинистых грунтов была разработана новая методика проведения количественного анализа микроструктуры Суть методики заключалась в том, что количественный анализ микроструктуры проводился по двум образцам при малых увеличениях (50 - 1000 раз) - по аншлифу образца, пропитанного люминофором в режиме катодолюминесценции (CL), а при больших увеличениях (2000 - 32000 раз) - по сколу образца в режиме вторичных электронов (SE) В результате количественного анализа микроструктуры формировался смешанный массив данных, состоящих из значений площади (S), периметра (Р) и коэффициента формы (kf) пор, полученных как при съемке в режиме CL, так и SE В дальнейшем эти данные использовались для расчета общей пористости и получения гистограмм распределения пор по размерам и форме

Глава 4. Особенности минерального состава и микростроения моренных глинистых грунтов г. Москвы

Изучение отдельных фракций моренных глинистых грунтов показало, что изменение их минерального состава по фракциям имеет схожие тенденции как в московской, так и в донской морене Изменение содержания кварца по мере роста размеров твердых структурных элементов носит сложный характер Минимальное количество кварца (4-5 %) отмечается в глинистой фракции (<0,001 мм). По мере увеличения размеров структурных элементов от мелко- до среднепесчаных фракций, происходит практически линейное возрастание содержания кварца до своего максимального количества ~90 % В более крупных фракциях его содержание снижается до -65 %

При рассмотрении содержания плагиоклаза и КПШ видно, что во фракциях <0,001 мм эти минералы отсутствуют или содержатся в очень малых количествах С увеличением размера фракций от 0,001-0,005 мм до 1-2 мм содержание плагиоклаза и КПШ постепенно повышается от 2 % до 10 %, соответственно

Анализ содержания карбонатных минералов показал, что из глинистых фракций обеих морен кальцит присутствует только в образцах донской морены (~3 %) С увеличением размеров фракций от <0,001 мм до 0,01-0,05 мм содержание кальцита и доломита в донской морене увеличивается до 10-12 %, а в московской морене до 6-7 % При увеличении размеров фракций до 0,1 мм содержание кальцита и доломита в образцах обеих морен уменьшается до первых процентов В более крупных фракциях содержание доломита не превышает 1 %, тогда как количество кальцита постепенно увеличивается и во фракции 1-2 мм достигает 10 % и 18 % в образцах московской и донской морен, соответственно

Все глинистые минералы в основном сконцентрированы во фракциях <0,1 мм Их содержание максимально в глинистой фракции Так, во фракции <0,001 мм содержание слюдоподобных минералов (иллит-гидрослюда)

составляет 42 %, смешанослойных минералов 15-20 %, каолинита 7-12% При возрастании размеров фракций до 0,1-0,05 мм содержание глинистых минералов постепенно снижается до первых процентов

РАВ имеет максимальное содержание во фракции < 0,001 мм, достигая иногда 78 % С увеличением размеров фракций содержание РАВ постепенно уменьшается и почти исчезает к фракции 0,05-0,1 мм, но во фракциях крупнее 0,25 мм появляется снова, причем в достаточно больших количествах от 10 % до 17 % Этот факт, по мнению автора, объясняется спецификой морфологии зерен крупно-песчаных фракций - присутствием небольших углублений на их поверхности, заполненных высокодисперсным веществом

Сопоставление данных химического и минерального составов субколлоидной фракции < 0,4 мкм моренного суглинка, в которой содержание РАВ достигает 78 %, показало, что 80-85 % этой фракции представлено глинистыми минералами, 11 % - оксидами железа и 5-9 % - тонкодисперсным кварцем Также отмечается, что во многих образцах донской морены в составе РАВ выделяется 3-7 % пелитоморфного кальцита Таким образом, учитывая о гсутствие в составе моренных отложений аморфного кремнезема, состав РАВ можно связывать с наличием ультрамикроагрегатов высокодисперсных частиц глинистых минералов

Исследование микроморфологических особенностей твердых структурных элементов глинистой фракции суглинков московской и донской морен показали, что они имеют схожую морфологию и представлены пластинчатыми глинистыми частицами (25 %) и листообразными анизометричными ультрамикроагрегатами (60-70 %) преимущественно иллит-гидрослюдистого и каолинитового минерального состава, а также полуугловатыми (коэффициент окатанности Уодела Q=0,2-0,3) зернами кварца и кальцита (5-15 %), причем кальцит содержится только в образцах донской морены

Пылеватые фракции суглинков московской морены в основном

представлены хорошоокатанными (Q=0,4-0,6) зернами кварца (40-50 %) и

И

полевых шпатов (10-15 %), анизометричными микроагрегатами глинистых частиц (15-30 %) и полуугловатыми (<3=0,2-0,3) зернами кальцита (5-12 %) и доломита (5-12 %) Твердые структурные элементы пылеватых фракций суглинков донской морены отличаются лишь меньшей степенью окатанности зерен кварца и полевых шпатов, чем московской морены

Песчаные фракции суглинков московской морены представлены в основном хорошоокатанными (<3=0,4-0,6) зернами кварца (60-80 %) и окатанными ((2=0,4) зернами полевых шпатов (10-15 %), полуугловатыми (<3=0,2-0,3) обломками известняка (5-10%) и гранитов (5-15%), песчаные фракции суглинков донской морены представлены в основном хорошоокатанными (0=0,4-0,6) зернами кварца (40-60 %) и полевых шпатов (10-20%), полуугловатыми ((5=0,2-0,3) обломками известняка (5-15%) и гранитов (5-10 %)

Гравийные фракции глинистых грунтов московской морены представлены в основном полуугловатыми (<3=0,3-0,4) зернами кварца (4060 %), обломками гранитов (10-20 %), песчаников (10 %) и известняков (<5%), гравийные фракции в донской морене представлены в основном хорошоокатанными (<3=0,4-0,5) зернами кварца (20-40 %), обломками гранитов (15-20%), песчаников (15-20%), известняков (15-20%), а также полуугловатыми (0=0,2) зернами полевых шпатов (5-15 %) Крупные впадины (100-300 мкм) на поверхности зерен заполнены высоко дисперсным веществом

Изучение взаимосвязи минерального состава и морфологических особенностей твердых структурных элементов моренных суглинков (рис 1) показало, что изменение степени окатанности основных породообразующих минералов (кварц, полевые шпаты и кальцит) по фракциям подчиняется следующей тенденции сначала наблюдается некоторый рост значений коэффициента окатанности от фракций 0,001-0,005 мм (С2=0,4) до фракций 0,250,5 мм ((3=0,6) По мере дальнейшего увеличения размеров структурных элементов происходит уменьшение степени окатанности от фракции 1-2 мм (С)=0,6) до фракции 7-10 мм ((3=0,2)

Кварц Полевые шпаты Кальцит + известняк

грунтах моренных отложений московского (glims) и донского (glds) горизонтов

Результаты количественного анализа микростроения, минерального состава и свойств суглинков московской и донской морен показали, что практически все изученные грунты по классификации В.Н. Соколова, В.Г. Шлыкова, В.А. Королева (1997) относятся к микроструктурно-минеральной разновидности ВПс2 - крупнодисперсной, среднеориентированной, смешанной, со вторым типом ассоциации глинистых минералов (гидрослюда-смешанослойные - каолинит (хлорит)).

Применение разработанной автором методики подготовки и съемки образцов моренных глинистых грунтов для количественного анализа микроструктуры по РЭМ-изображениям позволило выявить новые особенности их микростроения. Результаты количественного анализа порового пространства моренных суглинков по РЭМ-изображениям приведены в таблице 1. Как следует из обобщенных данных по всем ключевым участкам, поровое пространство мореных суглинков в отличие от обычных глинистых грунтов представлено не четырьмя, а пятью категориями пор. Среди них можно

выделить межчастичные ультрамикропоры с эквивалентным диаметром = 0,06-0,24 мкм, тонкие межультрамикро-агрегатные микропоры с Ог = 0,112,30 мкм, мелкие межмикроагрегатные микропоры с 1)з = 1,67-19,84 мкм, крупные межмикроагрегатные микропоры с = 10,08-108,21 мкм, крупные межмикроагрегатно-зернистые «серповидные» микропоры с Б5 = 92,13215,80 мкм Наибольший вклад в общую пористость вносят крупные межмикроагрегатные микропоры (n4 = 61-81%)

Таблица 1

Обобщенные результаты количественного анализа порового пространства ____ моренных суглинков г Москвы_

Количественные параметры микроструктуры Категории пор

di d2 D3 | D4 d5

моренные суглинки московского оледенения (glims)

Эквивалентный диаметр пор Б, мкм 0,06-0,24 0,13-2,29 1,67-19,84 11,10-107,92 92,13215,80

Вклад пор в общую пористость N. % 0,2-4,0 6,1-13,7 4,8-17,8 61,5-80,9 2,3-14,8

моренные суглинки донского оледенения (яИб)

D, мкм 0,06-0,23 0,11-2,30 1,79-19,62 10,08-108,21 95,17-208,77

n, % 0,5-3,9 3,9-16,1 3,8-19,6 61,3-78,0 1,2-11,6

Таким образом, использование методики пропитки глинистых образцов люминесцирующим полимером и возможность проведения корректного морфологического анализа порового пространства по РЭМ-изображениям, полученным в режимах СЬ и БЕ, позволили выявить присутствие в моренных суглинках пятой категории пор Б5 Поры новой категории образуются на границе между поверхностью крупных песчано-пылеватых кварцевых или полевошпатовых зерен и тонкодисперсной неориентированной глинистой матрицей (рис 2) Несмотря на большую площадь (более 8000 мкм2), эти поры имеют специфическую анизометричную серповидную форму со средней шириной раскрытия ~ 20-40 мкм и длиной до ~ 200-300 мкм

Присутствие крупных «серповидных» пор на границе между минеральными песчано-пылеватыми зернами и глинистой матрицей в моренных глинистых грунтах подтверждается изучением реплик Как показали

Рис. 2. РЭМ-изображение суглинка донской морены при увеличении хбЗ, полученное б режиме СЬ

РЭМ-исследования, на реплике, полученной с поверхности скола замороженного образца суглинка донской морены, видны отпечатки кристаллов льда, образованных при замерзании поровой влаги. Лед заполняет крупные поры, вытянутые вдоль границы песчаного зерна и глинистой матрицы.

Формирование «серповидных» пор связывается автором с условиями эпигенетического преобразования моренных отложений. Такие поры могут образоваться при многократном промерзании и протаивании моренных глинистых грунтов. Поскольку теплоемкость песчано-пылеватых минеральных зерен (представленных кварцем, полевыми шпатами и обломками пород) меньше, чем у пористой глинистой матрицы моренного грунта, то при его промерзании происходит миграция воды к песчано-пылеватым зернам и ее замерзание у поверхности зерен, с образованием пор, заполненных льдом.

Несмотря на то, что выявленные «серповидные» поры составляют в моренных суглинках не более 14,8 % от общей пористости (т.е. ~4,3 % от

15

минеральное зерно

«серповидная» пора

200мт

1 РгоЬе = 100 рА 5|'дпа! А = УРЭЕ Оа(е :5 ,1и1 200Е

УУР = 28 тт П1е !Чате = strbCL5-19-01.tif Титла :15:41:23

объема грунта), их присутствие может объяснить причину аномального поведения таких грунтов, когда плотные моренные грунты, обладающие в естественных условиях высокой несущей способностью и являющиеся надежными основаниями для инженерных сооружений, интенсивно теряют свою прочность при утечках воды из подземных коммуникаций, а обнаженные стенки и дно строительных котлованов быстро выветриваются и разрушаются В данном случае выявленные «серповидные» поры могут служить путями сосредоточенной фильтрации подземных вод через массив грунта, а также локальными дефектами структуры грунта Подтверждение этого предположения было получено при микрозондовом анализе образца моренного суглинка, через который предварительно фильтровался раствор нитрата кадмия Полученная карта распределения химических элементов показала, что кадмий достаточно хорошо локализовался в крупных порах и по границам между песчано-пылеватыми зернами и глинистой матрицей

Глава 5. Взаимосвязь минерального состава и микростроения моренных глинистых грунтов г. Москвы с их свойствами

Для выявления взаимосвязей и получения тесных корреляционных зависимостей между компонентами минерального состава, количественными параметрами микростроения и показателями свойств моренных глинистых грунтов автор провел предварительную обработку имеющихся данных по всей коллекции образцов с помощью факторного анализа Наилучшие результаты получились, когда факторный анализ проводился раздельно для выборки образцов суглинков московской морены (44 образца) и донской морены (31 образец) по 28 переменным, включающим 7 показателей минерального состава, 9 параметров микростроения и 12 показателей свойств Для исключения влияния на результаты анализа гранулометрического состава и степени заполнения пор водой, исследования проводились только на образцах суглинков тяжелых (по классификации НА Качинского) со степенью влажности не менее 0,85

В ходе факторного анализа были получены факторные модели связи

16

переменных и распределения образцов для московской и донской морен в осях 1 и 2 факторов

Полученные факторные модели структуры связи переменных имеют схожий вид как для московской, так и донской морен Максимальную изменчивость выборки обеспечивают такие переменные, как влажность (W), верхний (Wl) и нижний (Wp) пределы пластичности, число пластичности (1р), плотность (р), плотность скелета грунта (p<¡), общая пористость (п), содержание межмикроагрегатных (п*=пз+п4) и «серповидных» (п5) микропор, интегральный показатель микроструктуры дисперсность (D), показатель консистенции (IL), содержание кварца (Qtz), РАВ (RAS), сумарное содержание РАВ и глинистых минералов (RAS+G1), прочность на одноосное сжатие (Re), угол внутреннего трения (<р), сцепление (с) и модуль общей компрессионной деформации (Еок) Величина нагрузки на факторную ось этих переменных изменялась от 0,93 до 0,64 Остальные переменные не оказывают существенного влияния на изменчивость выборки

Анализ факторной модели распределения образцов в осях 1 и 2 факторов для московской и донской морен показал, что они группируются в обособленные группы точек, характеризующиеся различным числом пластичности и показателем консистенции моренных суглинков Так, в соответствии с классификацией ГОСТ 25100-95, для московской морены можно выделить следующие группы образцов суглинки легкие полутвердые, тяжелые полутвердые, легкие тугопластичные и тяжелые тугопластичные (рис 3) Для донской морены выделяются суглинки тяжелые полутвердые, легкие твердые и тяжелые твердые

Проведение множественного регрессионного анализа внутри каждой из полученных групп образцов моренных суглинков показало, что между показателями прочностных (Re, (р, с) и деформационных (Еок) свойств, а также количественными параметрами минерального состава (Qtz, RAS, RAS+G1), микростроения (n, n*, n5, D) и плотности с учетом изменения естественной влажности грунтов существуют в основном тесные и весьма тесные корреляционные взаимосвязи

2,00 1,50 1,00 0,50 -

-т-1-,-1 67ОО—

-2 ¿50 -2,00 -1,50 -1,-вО -0,50 0 + % -0,50 -

+ + +

+ + -1,00 -L

-1,50 --2,00 -

О о

50 0,50 1,00 1,50 2,00 2,

Д

Д Д

~2т50-Фактор 1

50

д glims, суглинок легкий полутвердый + glims, суглинок легийтугопластичный

о glims, суглинок тяжелый полутвердый ♦ glims, суглинок тяжелый тугопластичный

Рис. 3. Факторная модель распределения образцов суглинков московской морены (glims) в осях 1 и 2 факторов

На рис. 4 показан пример трехмерного графика и уравнение множественной регрессии между прочностью на одноосное сжатие (Rc, МПа), естественной влажностью (W, %) и вкладом межмикроагрегатно-зернистых «серповидных» микропор в общую пористость (п5> %) для суглинков легких твердых донской морены.

Все полученные зависимости описываются уравнением регрессии степенного вида: Y = a-bx> -Х2С, где Y - прочностные или деформационные показатели, X/ — естественная влажность, Х2 — параметр минерального состава, микростроения или плотность; a, b и с - коэффициенты.

В таблице 2 приведены уравнения множественной регрессии и соответствующие им коэффициенты корреляции полученных зависимостей для выборки суглинков легких твердых донской морены.

Model а*Ьлх1 *x2Ac

R=0.95

У - Прочность на одноосное сжатие, МПа

Х1 - Естественная влажность, %

Х2- Вклад межмикроагрегатно-зернистых микропор, %

У = 1.996 0.922Л' •X2ЧШ6

Коэффициент множественной корреляции Я = 0.95

Рис. 4. Результат множественного регрессионного анализа зависимости Яс =У(Ж п5) для образцов легких твердых суглинков донской морены

Установленные корреляционные зависимости имеют одинаковые тенденции изменения во всех выявленных группах образцов суглинков московской и донской морен. Например, значения И.с, ф, с и Е0к (в интервале нагрузок 0,1-0,3 МПа) убывают с увеличением содержания кварца и ростом естественной влажности. Подобное изменение показателей прочностных и деформационных свойств объясняется «опесчаниванием» моренных суглинков с ростом содержания кварца. При этом наблюдается некоторое «разрыхление» структуры, уменьшается число контактов между твердыми структурными элементами грунта, и, как следствие, происходит снижение прочностных и деформационных показателей грунтов.

Анализ изменения показателей прочностных и деформационных свойств моренных суглинков московской и донской морен в зависимости от содержания в них РАВ и изменения естественной влажности показал, что значения ф, си Еок возрастают с увеличением содержания РАВ и снижением значений естественной влажности.

Таблица 2

Уравнения множественной регрессии для выборки суглинков легких твердых _донской морены_

= 5548 493 0 928у 954, Я = 0 92 /гс =1 996 0 922^ и/166,11 = 0 95

^ = 4194 768 0968й' Qtz-xm = ^ = 64 948 0 907й' п"5и085 , Я = 0 94

с = 593845 505 0 949й' е/г"0 024 ,К = 0 92 с = 469 989 0 907й' п? 086, Я = 0 96

£„=0 021 0 959й' <2%1М5,Я=0 92 £„=23 497 0 953й' п5-°089 ,К = 0 92

Яс =0 361 0936й' Л«0437,11=0 88 Яс ~ 706 583 0 968й' п^11 ,К = 0 91

<р = 20276 0973"' ЛАЗ0223 0 81 ?> = 387 203 0 953й' и"°5М,К=0 90

с = 27 206 0 957й" ПАЯ0597 = 0 81 с = 19827 252 0 947й" и'1289, 11 = 0 93

Еок = 62 562 0 952№ КА5~"Ш, Я = 0 84 Еок = 214 704 0 965ш и"0702 , 11 = 0 92

Лс=0 017 0 959й' (Ы8 + в1)"п, Я = 0 96 Лс=0 306 0 926й' р2356,К = 097

<р = 4451 О9850, (ЯАБ + а)0539 ,К = 0 89 р = 13 599 0 952г р2033 ,Я = 0 94

с = 0 482 0 988^ (ДЛЯ + &)1 574 , Я = 0 95 с = 13 756 0 9381У р3 944 , Я = 0 93

Еоу =316 379 0 941й' (Л45 + , Я = 0 85 Еок = 5 148 0 958^ р1 898,Я = 092

Кс = 260 869 0 909й' (пъ + и4)"' 399, Я = 0 94 Лс=3 047 0 904^ 2?-О551,Я = 0 90

<р = 28594 976 0 965й' • (щ + пА)"1 895 , Я = 0 91 д> = 86272 0938й" Л"0 393 , 11 = 0 89

с = 216151 137 0920й' (и3 + и4Г1908 , Я= 0 93 с = 517 968 0 911^ £Г°807 , II = 0 92

Еок =1838 256 0 955 й' (и3 + и4Г1314,11 = 090 £„,=29 562 0 947й" 1Г0 55\к = 091

Подобное изменение показателей прочностных и деформационных свойств может быть связано с увеличением количества контактов между твердыми структурными элементами в моренных суглинках по мере роста содержания в них высокодисперсного РАВ Данный факт подтверждается РЭМ-исследованиями образцов моренных отложений, когда при больших увеличениях на контактах между зернами, покрытыми глинистыми рубашками, и ультрамикроагрегатами, были обнаружены скопления высокодисперсного вещества, состоящего из мельчайших округлых частичек с диаметром около 30 нм, собранных в глобулярные агрегаты с размерами 100-200 нм

Исследования минерального состава показали, что во многих образцах моренных отложений донского оледенения в состав РАВ, помимо глинистых минералов, входят высокодисперсные карбонатные минералы, которые также могут способствовать цементации глинистой матрицы, усиливая прочность грунта Помимо этого, при микроструктурных исследованиях в образцах моренных суглинков донского оледенения было отмечено присутствие

20

многочисленных нитевидных кристаллов кальцита Такие кристаллы как бы «сшивают» глинистую матрицу и способствуют повышению прочности грунта Наличие нитевидных микрокристаллов кальцита, образующих подобие дополнительного структурного каркаса в грунте, также может объяснить тот факт, что несмотря на более низкую плотность суглинков донской морены, они имеют более высокую прочность по сравнению с суглинками московской морены

Анализ зависимостей 11с, ф, с и Еок моренных суглинков московской и донской морен от суммарного содержания в них РАВ и глинистых минералов, а также естественной влажности, показал, что они имеют такой же характер изменения, как зависимость этих показателей от содержания в них РАВ Подобное поведение прочностных и деформационных показателей, также как и в предыдущем случае, объясняется ростом количества контактов между твердыми структурными элементами по мере увеличения в них содержания высокодисперсного, преимущественно глинистого вещества

Изучение взаимосвязей прочностных и деформационных свойств моренных суглинков с количественными параметрами микроструктуры показало, что значения Ис, ф, с и Еок снижаются с ростом общей пористости, увеличением содержания межмикроагрегатных (крупных и мелких) и межмикроагрегатно-зернистых «серповидных» микропор, а так же с возрастанием значения интегрального параметра микростроения -дисперсности (Б)

Зависимость снижения значений ср, с и Еок с ростом общей пористости объясняется известной взаимосвязью между показателями прочностных и деформационных свойств, общей пористостью и естественной влажностью

Влияние содержания межмикроагрегатных микропор на ф, с и Еок практически аналогично влиянию общей пористости на прочностные и деформационные свойства грунтов, так как мелкие и крупные межмикроагрегатные микропоры в сумме составляют большую (до 80%) часть порового пространства грунта

Возрастание вклада межмикроагрегатно-зернистых «серповидных»

21

микропор в общую пористость приводит к снижению показателей прочностных и деформационных свойств Это обусловлено тем, что такие поры являются своеобразными многочисленными «дефектами» структуры грунта, возрастание которых существенно снижает его прочность и существенно ускоряет процесс формирования поверхностей разрушения грунта при механических нагрузках

Анализ зависимостей прочностных и деформационных свойств суглинков московской и донской морен от интегрального параметра микростроения и изменения естественной влажности показывает, что значения 8с, ф, с и Еок убывают по мере роста параметра дисперсности (Б) и величины естественной влажности Этот факт связан с возрастанием размеров структурных элементов в грунтах, по мере увеличения параметра Б и, как следствие, уменьшением количества контактов между ними

ВЫВОДЫ

1 При общей близости валового минерального состава глинистых грунтов московской и донской морен выявлено, что помимо кристаллической фазы, во многих образцах присутствует рентгеноаморфное вещество, сложенное в основном высокодисперсными частицами глинистых минералов, кварца, кальцита и оксидов железа Содержание РАВ в донской морене выше, чем в московской

2 Все исследованные образцы моренных глинистых грунтов имеют близкое микростроение и относятся к микроструктурно-минеральной разновидности ВПс2 (микроструктура крупнодисперсная, среднеориентированная, смешанная, с преобладанием гидрослюдистых глинистых минералов)

3 При близких значениях влажности моренных грунтов разного возраста, состава и консистенции, средние значения естественной плотности грунтов московской морены выше, чем у донской, а средние значения показателей прочностных свойств донской морены выше, чем у московской Этот факт объясняется дополнительной цементацией твердых структурных элементов тонкодисперсным карбонатным материалом и формированием в грунте нитевидных кристаллов кальцита, образующих более прочный структурный каркас

4 Разработана новая методика подготовки и съемки образцов моренных глинистых грунтов для количественного анализа микростроения по РЭМ-изображениям, позволяющая получить корректную информацию о поровом пространстве этих грунтов

5 Получены количественные данные о минералого-петрографическом составе и микроморфологических особенностях твердых структурных элементов отдельных фракций глинистых грунтов московской и донской морен.

6 Изучение взаимосвязи минерального состава и морфологических особенностей твердых структурных элементов показало, что изменение степени окатанности основных породообразующих минералов по фракциям подчиняется следующей тенденции сначала наблюдается некоторый рост значений коэффициента окатанности от фракций 0,001-0,005 мм до фракций 0,25-0,5 мм С дальнейшим увеличением размеров структурных элементов происходит уменьшение степени окатанности от фракции 1-2 мм до 7-10 мм

7 Выявлены специфические особенности микростроения моренных глинистых грунтов, заключающиеся в присутствии на границе песчаных и пылеватых зерен и глинистой матрицы анизометричных по форме «серповидных» пор Эти поры могут являться локальными «дефектами» структуры грунта, оказывающими влияние на формирование поверхностей разрушения при механических воздействиях

8 Статистический анализ данных по минеральному составу микростроению и свойствам суглинков московской и донской морен, позволил установить тесные корреляционные зависимости прочностных и деформационных свойств моренных суглинков от компонентов их минерального состава, некоторых параметров микростроения и плотности с учетом изменения естественной влажности Полученные уравнения множественной регрессии являются моделями для расчета нормативных показателей наиболее важных прочностных и деформационных свойств моренных суглинков на основании данных об их минеральном составе, микростроении и плотности, с учетом влияния естественной влажности

23

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1 Чернов MC, Кошелев А Г, Соколов В Н, Шлыков В Г Минеральный состав и морфологические особенности структурных элементов моренных отложений г Москвы И Сергеевские чтения Выпуск 5 Молодежная сессия Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (24-25 марта 2003 г) М • ГЕОС, 2003 С 556

2 Чернов MC Морфологические особенности твердых структурных элементов моренных отложений г Москвы // «Ломоносов-2003» Выпуск 8 Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (15-18 апреля 2003 г, МГУ им М В Ломоносова) М Изд-во МГУ, 2003 С 137-138

3 Соколов В Н, Шлыков В Г , Королев В А., Кошелев А.Г , Чернов MC Особенности состава и строения моренных глинистых отложений г. Москвы // Многообразие грунтов морфология, причины, следствия Труды международной научной конференции (27-28 мая 2003 г., Россия, Москва, МГУ им MB Ломоносова) М Изд-во МГУ, 2003 С 103-104

4 Чернов MC Исследование окатаняости твердых структурных элементов в моренных глинистых грунтах г Москвы // «Ломоносов-2004» Выпуск 9 Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (12-15 апреля 2004 г, МГУ им М В Ломоносова) М Изд-во МГУ, 2004 (Электронный сборник)

5 Соколов В Н, Разгулина О В, Юрковец Д И, Чернов М С Количественный анализ порового пространства моренных глинистых грунтов по РЭМ изображениям // Тезисы докладов XX Российской конференции по электронной микроскопии Черноголовка Изд-во «Богородский печатник», 2006 С 183

6 Чернов MC К вопросу о взаимосвязи состава моренных глинистых грунтов с их свойствами // Материалы VIII международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (10-13 апреля 2007 г, РГГРУ) Доклады Том 8 М РГГРУ, 2007 С 125 - 127

7. Соколов В Н, Разгулина О В , Юрковец Д И, Чернов М С Количественный анализ порового пространства моренных глинистых грунтов по РЭМ изображениям // Поверхность Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 2007 № 7 С 60-65

Подписано в печать 08 10 2007 г Исполнено 09 10 2007 г Печать трафаретная

Заказ № 852 Тираж 120 экз

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш , 36 (495) 975-78-56 www autoreferat ru

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Чернов, Михаил Сергеевич

Введение.

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПЛЕЙСТОЦЕНОВЫХ МОРЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ.

1.1. История изученности плейстоценовых отложений ледникового генезиса.

1.1.1.История изучения плейстоценовых моренных отложений территории г. Москвы.

1.2. Современные представления о минеральном составе моренных глинистых грунтов

1.3. Современные представления о строении моренных глинистых грунтов.

1.3.1. Гранулометрический состав.

1.3.2 Строение плейстоценовых основных морен.

1.4. Современные представления о свойствах моренных глинистых грунтов.

Выводы к главе 1 и постановка задач исследования.

Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Геологическое строение ключевых участков.

2.1.1. Западная водопроводная станция, пос. Западный, ул Родниковая.

2.1.2. Ул. Новаторов, напротив владения 16.

2.1.3. Строгинский бульвар, д. 14.

2.1.4. Ул. Новокосинская, д. 36.

2.2. Состав и строение исследуемых грунтов.

2.2.1. Химико-минеральный состав.

2.2.2. Строение и микростроение.

2.3. Свойства исследуемых грунтов.

Выводы к главе 2.

Глава 3. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ СОСТАВА, СТРОЕНИЯ И СВОЙСТВ МОРЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ.

3.1. Методика определения количественного минерального состава.

3.2. Методика проведения химического микрозондового анализа.

3.3. Методика подготовки образцов для изучения состава и морфологических особенностей твёрдых структурных элементов.

3.4. Методика подготовки образцов для исследований в растровом электронном микроскопе и энерго-дисперсионном спектрометре.

3.6. Методика изучения порового пространства образцов моренных глинистых грунтов.

Выводы к главе 3.

Глава 4. ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА И МИКРОСТРОЕНИЯ МОРЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ г. МОСКВЫ.

4.1. Особенности минерального состава твердых структурных элементов моренных глинистых грунтов.

4.2. Особенности строения твердых структурных элементов моренных глинистых грунтов

4.2.1. Особенности гранулометрического состава моренных глинистых грунтов.

4.2.2. Морфологические особенности твердых структурных элементов моренных отложений.

4.2.2.1. Микроморфологические особенности твердых структурных элементов глинистой фракции.

4.2.2.2. Микроморфологические особенности твердых структурных элементов пылеватых фракций.

4.2.2.3. Морфологические особенности твердых структурных элементов песчаных фракций.

4.2.2.4. Морфологические особенности твердых структурных элементов гравийных фракций.

4.3. Взаимосвязь минерального состава и морфологических особенностей твердых структурных элементов моренных глинистых грунтов.

4.4. Особенности микростроения моренных глинистых грунтов.

Выводы к главе 4.

Глава 5. ВЗАИМОСВЯЗЬ МИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА И МИКРОСТРОЕНИЯ МОРЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ г. МОСКВЫ С ИХ СВОЙСТВАМИ.

5.1. Факторный анализ выборки образцов моренных суглинков московской и донской морен.

5.2. Регрессионный анализ взаимосвязей компонентов минерального состава параметров микростроения со свойствами моренных глинистых грунтов.

5.2.1. Влияние компонентов минерального состава на прочностные и деформационные свойства моренных глинистых грунтов с учетом влияния влажности .ИЗ

5.2.2. Влияние параметров микростроения на прочностные и деформационные свойства моренных глинистых грунтов с учетом влияния влажности.

5.2.1. Влияние плотности и естественной влажности на прочностные и деформационные свойства моренных глинистых грунтов.

Выводы к главе 5.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Влияние минерального состава и микростроения моренных глинистых грунтов на их свойства"

Актуальность работы. Ледниковые моренные отложения являются одним из наиболее распространенных типов глинистых грунтов четвертичного возраста на территории г. Москвы. Моренные грунты встречаются в геологическом строении всех крупных элементов рельефа. Они часто вскрываются с поверхности или под маломощным чехлом покровных суглинков. Считается, что моренные грунты являются надежными основаниями возводимых сооружений. Тем не менее, несмотря на высокую плотность ледниковых отложений, известны факты аномального поведения моренных глинистых грунтов, отличающихся повышенной проницаемостью и слабой устойчивостью к выветриванию.

В опубликованной литературе имеется довольно много отдельных данных о составе, строении и свойствах моренных грунтов. Однако в имеющихся работах нет комплексного рассмотрения этих важнейших характеристик грунтов, а так же практически отсутствует информация о микростроении грунтов, которое наряду с минеральным составом, является одним из главных факторов, определяющих их поведение и свойства. Поэтому получение новых данных о составе и строении моренных глинистых грунтов, распространенных на территории г. Москвы, и выяснение их влияния на свойства является актуальной задачей современного грунтоведения.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы явилось изучение особенностей минерального состава и микростроения моренных глинистых грунтов г. Москвы и установление влияния этих факторов на свойства данных грунтов. Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи.

1. Изучить минеральный состав и дать количественную морфологическую оценку твердых структурных элементов, слагающих моренные глинистые грунты.

2. Разработать методику изучения микростроения, позволяющую получать корректную количественную информацию о поровом пространстве моренных глинистых грунтов.

3. Изучить особенности минерального состава, микростроения и свойств моренных глинистых грунтов территории г. Москвы.

4. Установить закономерности взаимосвязи минерального состава и особенностей микростроения с физико-механическими свойствами моренных глинистых грунтов.

Объект исследования. Диссертационная работа является итогом исследований, проведенных автором в период обучения в очной аспирантуре на кафедре инженерной и экологической геологии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова с 2003 по 2006 гг. Фактический материал для работы по теме диссертации был собран во время обучения в аспирантуре по результатам собственных полевых и лабораторных исследований, также использовались фондовые данные других организаций. Объектом исследования были моренные отложения, широко распространенные на территории г. Москвы. Были подробно изучены 4 ключевых участка, и накоплена коллекция из более чем 70 образцов моренных глинистых грунтов московского (glims) и донского (glds) оледенения.

Методика исследований и достоверность результатов. Исследования проводились с помощью современных методов, широко используемых в грунтоведении. Микростроение изучалось с применением высокоразрешающей растровой электронной микроскопии (РЭМ) и программного комплекса по анализу изображений, минеральный состав определялся методом рентгеновского дифрактометрического анализа. Для обработки результатов использовались методы многомерного статистического анализа. Комплексное сочетание этих методов позволило получить надежные и достоверные научные результаты.

Научная новизна

1. Разработана новая методика исследования микростроения моренных глинистых грунтов по РЭМ-изображениям, позволяющая исключить неоднозначность выделения крупных структурных элементов и получить корректную информацию о структуре порового пространства грунта.

2. Получены новые данные о минералого-петрографическом составе и микроморфологических особенностях твердых структурных элементов отдельных фракций моренных глинистых грунтов.

3. В моренных глинистых грунтах выявлено присутствие новой категории пор, располагающихся на границе песчаных и пылеватых зерен и глинистой матрицы.

4. Получены неизвестные ранее зависимости прочностных и деформационных свойств моренных глинистых грунтов от их минерального состава и особенностей микростроения.

Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие защищаемые положения.

1. Разработана новая методика проведения количественного анализа микростроения моренных глинистых грунтов по РЭМ-изображениям, заключающаяся в том, что крупные поры исследуются при малых увеличениях (50 - 1000 раз) по образцам-аншлифам, пропитанным люминофором в режиме катодолюминесценции, а мелкие поры изучаются по сколам образцов при больших увеличениях (2000 - 32000 раз) в режиме вторичных электронов.

2. Получены новые количественные данные о микроморфологических особенностях твердых структурных элементов отдельных фракций моренных суглинков и их минералого-петрографическом составе, заключающиеся в том, что:

- глинистые фракции суглинков московской и донской морен имеют схожий минеральный состав и морфологию твердых структурных элементов. Они в основном, представлены анизометричными пластинчатыми глинистыми частицами, листообразными анизометричными ультромикроагрегатами преимущественно иллит-гидрослюдистого и каолинитового состава, полуугловатыми зернами кварца, а так же в суглинках донской морены зернами кальцита;

- пылеватые фракции суглинков московской и донской морен имеют схожий минеральный состав и представлены в основном зернами кварца, полевых шпатов, кальцита и доломита, микроагрегатами глинистых частиц. По морфологическим особенностям твердые структурные элементы суглинков московской морены отличаются более высокой степенью окатанности, чем донской морены.

- песчаные фракции суглинков московской морены представлены в основном хорошоокатанными зернами кварца и окатанными зернами полевых шпатов, полуугловатыми обломками известняка и гранитов; песчаные фракции суглинков донской морены представлены в основном хорошоокатанными зернами кварца и полевых шпатов, полуугловатыми обломками известняка и гранитов;

- гравийные фракции глинистых грунтов московской морены представлены в основном полуугловатыми зернами кварца, обломками гранитов, песчаников и известняков; гравийные фракции донской морены представлены в основном хорошо окатанными зернами кварца, обломками гранитов, песчаников, известняков и неокатанными зернами полевых шпатов. Крупные впадины на поверхности зерен заполнены высокодисперсным веществом.

3. Выявлены специфические особенности микростроения моренных глинистых грунтов, характеризующиеся присутствием на границе песчаных и пылеватых зерен и глинистой матрицы анизометричных по форме «серповидных» пор. Такие поры могут быть дополнительными путями сосредоточенной фильтрации, объясняющими высокие значения коэффициента фильтрации в некоторых плотных моренных глинистых грунтах, а также многочисленными «дефектами» структуры грунта, способствующими формированию поверхностей разрушения при механических воздействиях.

4. Установлены новые зависимости прочностных и деформационных свойств моренных суглинков от их минерального состава и некоторых параметров микростроения с учетом влияния естественной влажности, заключающиеся:

- в увеличении значений прочности на одноосное сжатие (Rc), угла внутреннего трения (ф), сцепления (с) и модуля общей компрессионной деформации (Еок) с ростом содержания в моренных суглинках высокодисперсного рентгеноаморфного вещества (РАВ) и возрастания суммарного содержания в них РАВ и глинистых минералов;

- в снижении значений Rc, ф, с и Еок с ростом содержания в моренных суглинках кварца, межмикроагрегатных микропор, межмикроагрегатно-зернистых («серповидных») микропор и возрастанием значений интегрального показателя микростроения -дисперсности (D).

Структура и объем работы. Работа изложена на 156 страницах машинописного текста, включает 50 рисунков и 16 таблиц. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы из 104 наименований.

Апробация работы и публикации. Основные положения и выводы работы изложены в 7 публикациях в сборниках трудов научных конференций и в периодических изданиях. Результаты исследований докладывались на международных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2003» и «Ломоносов-2004», на годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (5-е Сергеевские чтения, 2003 г.), на Международной научной конференции «Многообразие грунтов: морфология, причины, следствия» (2003), на XXI Российской конференции по электронной микроскопии (ЭМ,

2006), на VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (РГГРУ,

2007).

Практическое значение работы. Результаты исследований внедрены в практику количественного анализа микростроения дисперсных грунтов по РЭМ-изображениям. Они расширяют представления исследователей о минеральном составе и строении моренных глинистых грунтов, объясняют изменение поведения этих грунтов при различных воздействиях. Полученные корреляционные зависимости могут использоваться для прогноза прочностного поведения моренных глинистых грунтов г. Москвы.

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю, доктору г.-м.н., профессору В.Н. Соколову за руководство работой, всестороннюю поддержку и помощь на всех этапах выполнения работы. Автор благодарен ст.н.с.

В.Г. Шлыкову! за неоценимую помощь в рентгеновких дифрактометричских исследованиях, доктору г.-м.н., профессору А.В. Лехову, доктору г.-м.н., профессору В.А. Королеву и к.г.-м.н., доценту С.К. Николаевой за ценные советы и замечания при подготовке диссертации, а также всему коллективу кафедры инженерной и экологической геологии за внимание, рекомендации и поддержку при подготовке работы. Автор благодарит к.г.-м.н. А.Г. Кошелева за помощь в отборе и накоплении коллекции образцов моренных глинистых грунтов, и предоставлении фондовых материалов инженерно-геологических изысканий.

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Чернов, Михаил Сергеевич

Выводы

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

1. При общей близости валового минерального состава глинистых грунтов московской и донской морен выявлено, что помимо кристаллической фазы, во многих образцах присутствует рентгеноаморфное вещество, сложенное в основном высокодисперсными частицами глинистых минералов, кварца, кальцита и оксидов железа. Содержание РАВ в донской морене выше, чем в московской.

2. Все исследованные образцы моренных глинистых грунтов имеют близкое микростроение и относятся к микроструктурно-минеральной разновидности ВНс2 (микроструктура крупнодисперсная, среднеориентированная, смешанная, с преобладанием гидрослюдистых глинистых минералов).

3. При близких значениях влажности моренных грунтов разного возраста, состава и консистенции, средние значения естественной плотности грунтов московской морены выше, чем у донской, а средние значения показателей прочностных свойств донской морены выше, чем у московской. Этот факт объясняется дополнительной цементацией твердых структурных элементов тонкодисперсным карбонатным материалом и формированием в грунте нитевидных кристаллов кальцита, образующих более прочный структурный каркас. По всей видимости, эпигенетические преобразования моренных глинистых грунтов донского оледенения, приведшие к образованию нитевидных кристаллов кальцита, произошли в межледниковье, до начала следующего оледенения, что позволило этим грунтам сохранить, сформировавшуюся, более низкую плотность.

4. Разработана новая методика подготовки и съемки образцов моренных глинистых грунтов для количественного анализа микроструктуры по РЭМ-изображениям, позволяющая получить корректную информацию о поровом пространстве этих грунтов. Суть методики заключается в вакуумной морозной сушке исследуемых образцов, подготовки из одной части образца полированного аншлифа, предварительно пропитанного люминофором, а из другой части - скола анализируемой поверхности. Количественный анализ структуры порового пространства при малых увеличениях (50 -1000 раз) проводится по аншлифу образца пропитанного люминофором в режиме катодолюминесценции (CL), а при больших увеличениях (2000 - 32000 раз) - по сколу образца в режиме вторичных электронов (SE).

5. Получены количественные данные о минералого-петрографическом составе и микроморфологических особенностях твердых структурных элементов отдельных фракций глинистых грунтов московской и донской морен.

- Глинистые фракции суглинков московской и донской морен имеют схожую морфологию и представлены пластинчатыми глинистыми частицами (25%) и листообразными анизометричными ультрамикроагрегатами (60-70%) преимущественно иллит-гидрослюдистого и каолинитового минерального состава, а также полуугловатыми (коэффициент окатанности Уодела Q=0,2-0,3) зернами кварца и кальцита (5-15%), причем кальцит содержится только в образцах донской морены.

- Пылеватые фракции суглинков московской морены в основном представлены хорошоокатанными (Q=0,4-0,6) зернами кварца (40-50%) и полевых шпатов (10-15%), анизометричными микроагрегатами глинистых частиц (15-30%) и полуугловатыми (Q=0,2-0,3) зернами кальцита (5-12%) и доломита (5-12%). Твердые структурные элементы пылеватых фракций суглинков донской морены отличаются лишь меньшей степенью окатанности зерен кварца и полевых шпатов, чем московской морены.

- Песчаные фракции суглинков московской морены представлены в основном хорошоокатанными (Q=0,4-0,6) зернами кварца (60-80%) и окатанными (Q=0,4) зернами полевых шпатов (10-15%), полуугловатыми (Q=0,2-0,3) обломками известняка (5-10%) и гранитов (5-15%); песчаные фракции суглинков донской морены представлены в основном хорошоокатанными (Q=0,4-0,6) зернами кварца (40-60%) и полевых шпатов (10-20%>), полуугловатыми (Q=0,2-0,3) обломками известняка (5-15%) и гранитов (5-10%).

- Гравийные фракции глинистых грунтов московской морены представлены в основном полуугловатыми (Q=0,3-0,4) зернами кварца (40-60%), обломками гранитов (1020%), песчаников (10%) и известняков (<5%»); гравийные фракции в донской морене представлены в основном хорошоокатанными (Q=0,4-0,5) зернами кварца (20-40%), обломками гранитов (15-20%), песчаников (15-20%), известняков (15-20%), а также полуугловатыми (Q=0,2) зернами полевых шпатов (5-15%). Крупные впадины на поверхности зерен заполнены высокодисперсным веществом.

6. Изучение взаимосвязи минерального состава и морфологических особенностей твердых структурных элементов показало, что изменение степени окатанности основных породообразующих минералов по фракциям подчиняется следующей тенденции: сначала наблюдается некоторый рост значений коэффициента окатанности от фракций 0,001 -0,005 мм (Q=0,4) до фракций 0,25 - 0,5 мм (Q=0,6). С дальнейшим увеличением размеров структурных элементов происходит уменьшение степени окатанности от фракции 1 - 2 мм (Q=0,6) до 7 - 10 мм (Q=0,2).

7. Выявлены специфические особенности микростроения моренных глинистых грунтов, заключающиеся в присутствии на границе песчаных и пылеватых зерен и глинистой матрицы анизометричных по форме «серповидных» пор. Эти поры могут являться локальными «дефектами» структуры грунта, оказывающими влияние на формирование поверхностей разрушения при механических воздействиях.

8. Статистический анализ данных по минеральному составу, микростроению и свойствам суглинков московской и донской морен позволил установить тесные корреляционные зависимости прочностных и деформационных свойств моренных суглинков от компонентов их минерального состава, некоторых параметров микростроения и плотности с учетом изменения естественной влажности. Полученные уравнения множественной регрессии являются моделями для расчета нормативных показателей наиболее важных прочностных и деформационных свойств моренных суглинков на основании данных об их минеральном составе, микростроении и плотности, с учетом влияния естественной влажности.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Чернов, Михаил Сергеевич, Москва

1. Алексеев М.Н. и др. Геологическая история города Москвы // Бюл. МОИП, отд. геол. 1998. №73. Вып. 1.С. 3-11

2. Алексеев М.Н., Дуброво И.А. Геологическая история территории г. Москвы в четвертичное время // Бюл. МОИП Отд. Геол. 1998. Т 73, Вып.1. С. 3-11.

3. Андреичева JI.H. Основные морены европейского северо-востока России и их литостратиграфическое значение. СПб.: Наука, 1992. 125 с.

4. Антонов С.И., Рычагов Г.И., Судакова Н.Г. К вопросу стратиграфии среднего плейстоцена Подмосковья // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 5. М.: 1995. № 5. С. 24-31.

5. Асеев А.А. Древние материковые оледенения Европы. М.: Наука, 1974. 320 с.

6. Асеев А.А., Веденская И.Э. Развитие рельефа мещерской низменности. М.: АН СССР, 1962. 128 с.

7. Астапова С.Д. Минералогическое изучение песчано-алевритовых фракций морен. // Полевые и лабораторные методы исследования ледниковых отложений / Тезисы докладов межведомственного совещания. Таллин.: АНЭССР, 1980. С. 12-14.

8. Астапова С.Д. и др. Четвертичные оледенения северного полушария: результаты исследований на территории Белоруссии. Минск.: Наука и техника, 1987. 51 с.

9. Астапова С.Д. Особенности вещественного состава морен Белоруссии. //Вещественный состав основных морен / Материалы международного симпозиума. М.: ГИН, 1978. С. 109-117.

10. Бирюков И.П., Бреслав СЛ., Валуева М.Н., Красненков Р.В., Шик С.М. Стратиграфия плейстоцена центра Европейской части СССР // В сб. «Геология и полезные ископаемые Центральных районов Восточно-Европейской платформы». МОИП. М.: Наука, 1986. С. 56-62.

11. Васильчук Ю.К. Повторно-жильные льды: гетероцикличность, гетерохронность, гетерогенность. М.: Изд-во Моск. Уп-та. 2006. 404 с.

12. Верейский Н.Г. Физико-механические свойства верхнеплейстоценовых морен Русской равнины // Литология и полезные ископаемые, 1972, № 5. С. 14-20.

13. Вийдинг Ч., Гайгалас А., Гуделис В., Раукас А., Тарвидас Р. Кристаллические руководящие валуны Прибалтики. Вильнюс.: Минтис, 1971. 96+XVI с.

14. Гайгалас А.И. Гляциоседиментационные циклы плейстоцена Литвы. Вильнюс.: Мокслас, 1979. 95 с.

15. Гайгалас А.И. Литологическое изучение гравийно-галечных фракций. // Полевые и лабораторные методы исследования ледниковых отложений / Тезисы докладов межведомственного совещания. Таллин.: АН ЭССР, 1980. С. 39 42.

16. Глушков Б.В. Размер, форма, и микрорельеф поверхности валунно-песчаных частиц ледникового комплекса Донского ледникового языка // Вестн. Воронежского ун-та. Сер. Геол. 1998. № 5. С. 232-236.

17. Голодковская Г.А., Лебедева Н.И. Инженерно-геологическое районирование территории г. Москвы // Инженерная геология. 1984. №3. С. 87 102.

18. Грунтоведение / Под ред. Трофимова В.Т. М.: Изд. МГУ, 2005. 1024 с.

19. Грунтоведение / Под ред. Сергеева Е.М. М.: Изд. МГУ, 1983. 389 с.

20. Даниланс И .Я. О некоторых особенностях состава моренных отложений Прибалтики и их формирования. // Вещественный состав основных морен / Материалы международного симпозиума. М.: ГИН, 1978. С. 60 70.

21. Данынин Б.М. Геологическое строение и полезные ископаемые Москвы и её окрестностей (пригородная зона). М.: МОИП, 1947. 303 с.

22. Евзеров В.Я. Минералогический анализ глинистой фракции плейстоценовых морен (методика и результаты). // Полевые и лабораторные методы исследования ледниковых отложений / Тезисы докладов межведомственного совещания. Таллин.: АН ЭССР, 1980. С. 51-53.

23. Иёриског К.Г., Кловин Д.И., Реймент Р.Л. Геологический факторный анализ. Л.: Недра, 1985. 223 с.

24. Инженерная геология и гидрогеология Москвы / Под. Ред. Коффа Г.Л. М.: Изд-во Института литосферы АН СССР, 1989. 182 с.

25. Инженерная геология СССР. Платформенные регионы европейской части СССР: В 2 кн./ Сергеев Е. М. (гл. ред.) и др. М.: Недра, 1992. Кн. 1. 271 с.

26. Инженерная геология СССР. Русская платформа. Т. 1. М.: Изд. Моск. ун-та. 1978. 528 с.

27. Калякин В.Н. Альтернатива ледниковой гипотезе // Энергия, 2005. № 2. С. 48 53.

28. Каган А.А., Солодухин М.А. Моренные отложения Северо-запада СССР (инженерно-геологическая характеристика). М.: Недра, 1971.136 с.

29. Комаров И.С., Хайме Н.М., Бабенышев А.П. Многомерный статистический анализ в инженерной геологии. М.: Недра, 1976.199 с.

30. Комплексный анализ среднечетвертичных отложений Сатинского учебного полигона: Учебное пособие. / Под ред. Рычагова Г.И. и Антонова С.И. М.: МГУ, 1992. 129 с.

31. Кондрусь О.И., Юдкевич А.И. Инженерно-геологическое значение структурных особенностей моренных массивов // Геоэкология, 1993. № 2. С. 94 95.

32. Котлов Ф.В. Инженерно-геологические особенности глинистых пород Москвы и Подмосковья. // Материалы совещания по исследованию и использованию глин. ЛГУ им. Ивана Франко, май-июнь 1957 г. С. 320 328.

33. Кошелев А.Г Техногенно изменение моренных грунтов в пределах жилой застройки г. Москвы. Автореферат на соискание ученой степени к.г.-м.н. Москва. 2002.

34. Красненков Р.В., Холмовой Г.В., Глушков Б.В. и др. Опорные разрезы нижнего плейстоцена бассейна Верхнего Дона. Воронеж.: изд-во Воронежского университета, 1984.213 с.

35. Кропоткин П.А. Исследования о ледниковом периоде. // Записки Русского географического общества, т. 7, в. 1. СПб., 1876.

36. Кропоткин П.А. О ледниковых образованиях в Финляндии. // Известия Русского географического общества, т. 10, отд. 1. СПб., 1874.

37. Лаврушин Ю.А. Строение и формирование основных морен материковых оледенений. М.: Наука, 1976. 220 с.

38. Ледниковый период на территории европейской части СССР и Сибири / Под. Ред. Маркова К.К. и Попова А.И. М.: Изд-во МГУ, 1959. 560 с.

39. Лихачева Э.А. и др. Геоморфология Москвы по материалам карты «Геоморфологические условия и инженерно-геологические процессы г. Москвы» // Геоморфология. 1998. №3. С. 11-51.

40. Лукашев В.К. Определение химического состава морен. // Полевые и лабораторные методы исследования ледниковых отложений / Тезисы докладов межведомственного совещания. Таллин.: АН ЭССР, 1980. С. 84 86.

41. Лукашев К.И., Астапова С.Д. Геохимические особенности моренного литогенеза. Минск.: Наука и техника, 1971.196 с.

42. Лукашов В.К. Некоторые аспекты геохимии моренного литогенеза. // Вещественный состав основных морен / Материалы международного симпозиума. М.: ГИН, 1978. С. 96- 108.

43. Марков К.К. История северо-западной части Ленинградской области. // Тр. ГГРУ, вып. 17. 1931.

44. Матвеев А.В. Ледниковая формация антропогена Белоруссии. Минск.: Наука и техника, 1976. 160 с.

45. Матвеев А.В. Ледниковые отложения Белоруссии (минералого-петрографические особенности). Минск.: Наука и техника, 1971. 116 с.

46. Матвеев А.В. Основные направления воздействия ледниковых покровов на породы ложа. // Вещественный состав основных морен / Материалы международного симпозиума. М.: ГИН, 1978. С. 126 -133.

47. Меркулов А.В., Шлыков В.Г. Литолого-минералогическое расчленение моренной толщи района строительства Загорской ГАЭС. // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 1996. № 5. С. 55 64.

48. Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород. В 2-х томах, т.2. Лабораторные методы / Под ред. Сергеева Е.М. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1984.-438 с.

49. Методы геокриологических исследований: Учеб. Пособие / Под ред. Ершова Э.Д. М.: Изд-во МГУ. 2004.512 с.

50. Микростроение мерзлых пород / Под. ред. Ершова Э.Д. М.: Изд-во МГУ, 1988. 183 с.

51. Морены источник гляциологической информации / Серебряный JI.P., Орлов А.В., Соломина О.Н. и др. М,: Наука, 1988. 236 с.

52. Москва: геология и город. Гл. ред. Осипова В.И., Медведева О.П. М.: АО «Московские учебники и Картография», 1997.400 с.

53. Москвитин А.И. О следах мерзлоты и необходимости их распознавать // Мерзлотоведение. 1947. Том 2. №1. С. 42-48.

54. Москвитин А.И. Следы пяти оледенений и межледниковий в Москве // Бюл. МОИП. Отд. Геол. 1964. Т. 39, Вып. 5. С. 101-111.

55. Московский ледниковый покров Восточной Европы. М.: Наука, 1982. 237 с.

56. Николаев С.Д., Писарева В.В., Судакова Н.Г. Ледниковая ритмика плейстоцена // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2003. том 11, № 1. С. 96 110.

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

58. Осипов В.И., Соколов В.Н., Румянцева Н.А. Микроструктура глинистых пород / Под ред. академика Е.М. Сергеева. М.: Недра, 1989.211с.

59. Петтиджон Ф.Дж. Осадочные породы: Пер. с англ. М., Недра. 1981. 751 с.

60. Пидопличко И.Г. О ледниковом периоде. Киев: Изд-во АН УССР, 1951. 264 с.

61. Поляков А.С., Соколов В.Н., Шмагин Б.А. Вероятностные модели взаимодействия геосфер В.И. Вернадского // Вестник Моск. университета, сер. 4, геология, 1988. № 1. С.30-43.

62. Практикум по грунтоведению. / Под ред. Трофимова В.Т., Королева В.А. М.: МГУ, 1993.390 с.

63. Приклонский В.И. Грунтоведение. Часть вторая. М., ГОСГЕОЛИЗДАТ, 1952. 371 с.

64. Разрезы отложений ледниковых районов Русской равнины. М.: МГУ, 1977. 198 с.

65. Растровая электронная микроскомия и рентгеновский микроанализ: В 2-х книгах. Пер. с англ. М.: Мир, 1984.303 с.

66. Раукас А.В. // Полевые и лабораторные методы исследования ледниковых отложений / Тезисы докладов межведомственного совещания. Таллин.: АН ЭССР, 1978. С. 3 -5.

67. Рогов В.В. Применение метода травления для изучения структуры льда в мерзлых породах //Весп. Мое. Ун-та Сер. 5 М.: 1972, №3. С. 101-102.

68. Руководство по геотехническому контролю за подготовкой основания и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве. Ленинград, 1991. 310 с.

69. Рухин Л.Б. Основы литологии. Л.: Гостоптехиздат, 1953. 671 с.

70. Рухина Е.В. Литология ледниковых отложений. Л.: Недра, 1973. 176 с.

71. Рухина Е.В. Общие вопросы формирования вещественного состава морен. // Вещественный состав основных морен / Материалы международного симпозиума. М.:ГИН, 1978. С. 5-20.

72. Самарин Е.Н., Бершов А.В., Фоменко И.К. Курс лекций по методам статистической обработки инженерно-геологической информации. М.: Изд-во МГУ, 2004.196 с.

73. Серебряный JI.P. Динамика покровного оледенения и гляциоэвстазия в позднечетвертичное время. М., Наука, 1978. 271 с.

74. Слагода Е.А. Реконструкция криолитозоны с применением микроморфологических признаков криогенеза в отложениях позднего кайнозоя. Автореферат на соискание ученой степени доктора г.-м.н. Тюмень. 2005.

75. Соколов В.Н. Влияние влажности на прочность структурных связей глинистых частиц // Вестник Моск. университета, сер. геология, 1973. № 6. С. 100-104.

76. Соколов В.Н. Инженерно-геологическая классификация микроструктур глинистых пород // Инженерная геология. 1988. № 4. С. 25-41.

77. Соколов В.Н. Новые методы анализа микроструктуры // Труды научной конференции «Новые идеи в инженерной геологии». М: Изд-во МГУ, 1996. С. 104 -108.

78. Соколов В.Н. Физико-химические аспекты механического поведения глинистых грунтов// Инженерная геология, 1985. № 4. С. 28-41.

79. Соколов В.Н., Королев В.А., Шлыков В.Г. Геоинформационная система для моделирования изменения свойств глинистых грунтов. Труды международной научной конференции. МГУ. 26-27 мая 1998.

80. Соколов В.Н., Королев В.А., Шлыков В.Г. Принципы моделирования и прогноза свойств глинистых пород на основе их состава и микростроения. Вестник Московского Университета. Серия 4 Геология. 1997, № 4.

81. Соколов В.Н., Кузьмин В.А. Применение компьютерного анализа РЭМ-изображения для оценки емкостных и фильтрационных свойств пород-коллекторов нефти и газа// Изв. РАН. Сер. Физ. 1993. Т. 57. № 8. С. 94.

82. Соколов В.Н., Разгулина О.В., Юрковец Д.И., Чернов М.С. Количественный анализ порового пространства моренных глинистых грунтов по РЭМ изображениям // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2007.№ 7. С. 60-65.

83. Соколов В.Н., Юрковец Д.И., Разгулина О.В., Мельник В.Н. // Изв. РАН. Сер. Физ. 2004. Т. 68. №9. С. 1332.

84. Строение и история развития долины р. Протвы. / Под ред. Рычагова Г.И. и Антонова С.И. М.: МГУ, 1996. 129 с.

85. Судакова Н.Г. Палеогеографические закономерности ледникового литогенеза. М.: МГУ, 1990. 159 с.

86. Судакова Н.Г., Немцова Г.М. Минералогические провинции Московской морены на Русской Равнине //Бюл. МОИП. Вып. 5. 1996. Т. 71. С. 74-79.

87. Чернов М.С. Морфологические особенности твердых структурных элементов моренных отложений г. Москвы // «Ломоносов-2003». Выпуск 8. / Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых М.: Изд-во МГУ, 2003.

88. Чистяков А.А., Макарова Н.В., Макаров В.И. Четвертичная геология. Учебник М.: ГЕОС, 2000. 303 с.

89. Шанцер Е.В., Лаврушин Ю.А. Главнейшие закономерности строения и формирования основных морен материковых оледенений. // Основные морены материковых оледенений / Материалы международного симпозиума. М.: ГИН, 1978. С. 27 42.

90. Шанцер Е.В. Очерки учения о генетических типах континентальных осадочных образований // Труды ГИН АН СССР, 1966, вып. 161. 231 с.

91. Шлыков В.Г. Рентгеновские исследования грунтов. М.: МГУ, 1991. 184 с.

92. Шлыков В.Г. Рентгеновский анализ минерального состава дисперсных грунтов М.: ГЕОС, 2006.176 с.

93. Яковлев С.Н. Наносы и рельеф г. Ленинграда и его окрестностей. // Известия Научно-мелиорационного института, вып. 8-13. 1926.1. Фондовые материалы

94. Отчет по инженерно-геологическим изысканиям на объекте: «Пункт слива хлора с закрытым хранилищем на Западной водопроводной станции. Пос. Западный, ул. Родниковая» / ОАО «СТРОЙПРОЕКТ». Москва, 2003.

95. Отчет по инженерно-геологическим изысканиям на объекте индивидуального проекта строительства жилого комплекса 2-11 этажных зданий с подземным гаражом высотой 3-5 м по адресу: ул. Новаторов напротив вл. 6-16 г. Москвы. М.: ОАО «Стройпроект», 2001.