Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Закономерности изменения состава и свойств незасоленных сарматских глин при диффузионном выщелачивании

ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Закономерности изменения состава и свойств незасоленных сарматских глин при диффузионном выщелачивании"

На правах рукописи

и^/ср

Чарыкова Светлана Анатольевна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И СВОЙСТВ НЕЗАСОЛЕННЫХ САРМАТСКИХ ГЛИН ПРИ ДИФФУЗИОННОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ

25.00.08 - Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

005547177

1 7 АПР 2014

Екатеринбург - 2014

005547177

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель - Олянский Юрий Иванович,

доктор геолого-минералогических наук, доцент, профессор

Официальные оппоненты: Галай Борис Федорович, доктор геолого-

минералогических наук, профессор, профессор кафедры «Строительство» ФГАОУ ВПО «Северо -Кавказский федеральный университет»

Алексеев Александр Федорович, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный

технический университет им. М.И. Платова (Новочеркасский политехнический институт), г. Новочеркасск»

Защита состоится 04 июня 2014 года в 1430 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.04, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет», по адресу: 620144, ГСП, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30 (3-й учебный корпус, конференц-зал, ауд. 3326).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке и на сайте www.ursmu.ru ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Автореферат разослан 04 апреля 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Абатурова И.В.

Актуальность работы. Сарматские глины распространены в южной части Восточно-Европейской платформы и на прилегающих к ней более молодых геологических структурах и являются основанием для инженерных сооружений в Молдове, Украине, РФ. Являясь структурно-неустойчивыми грунтами, сарматские глины при техногенном увеличении влажности изменяют свои строительные свойства вследствие диффузионного выщелачивания содержащихся в них солей, увлажнения и разуплотнения. Морские глины «а priori» считаются засоленными грунтами, так как накапливались в условиях повышенной солености морской воды. Изучением процессов выщелачивания и изменения инженерно-геологических свойств засоленных глин в нашей стране занимались различные исследователи в 60 -90-х годах прошлого столетия. Благодаря их работам было установлено, что при взаимодействии с пресной водой засоленные глины выщелачиваются, из них выносятся растворимые соли и происходят глубокие преобразования в ионно-солевом комплексе, сопровождаемые изменением их прочностных свойств.

Однако сарматские глины накапливались в условиях замкнутого морского бассейна при различной солености морской воды в его восточной и западной частях. На востоке образовались типично засоленные морские глины, а на западе в условиях пониженной солености морской воды накапливались морские незаселенные глины, содержащие менее 0,3 % водорастворимых солей. Актуальность исследований проявляется в том, что в условиях диффузионного выщелачивания изучались незаселенные морские сарматские глины, являющиеся основанием инженерных сооружений в Северном Причерноморье.

Идея работы заключается в том, что в ней на примере незаселенных сарматских глин уточняются и углубляются теоретические положения формирования состава и свойств морских глинистых пород и их изменение при выщелачивании на основе раскрытия и установления роли физико-химических процессов в системе поровая вода - порода, разработке которых посвящены исследования В. А. Приклонского, И. В. Попова, Е. М. Сергеева, В. И. Осипова, В. Д. Ломтадзе, а также И. Г. Коробановой, И. М. Горьковой, Н. П. Затенацкой, Р. С. Зиангирова и др.

Цель работы. Изучение основных закономерностей формирования состава и свойств незасоленных сарматских глин при диффузионном выщелачивании на основе анализа экспериментальных данных и опубликованных результатов исследований глин иной степени засоления.

Задачи исследований:

1. Дать общую характеристику условиям залегания, составу и свойствам сарматских глин междуречья Прут - Днестр.

2. Изучить вещественный состав и физико-механические свойства опытных образцов незасоленных сарматских глин и их изменение при диффузионном выщелачивании.

3. По опубликованным данным проанализировать особенности выщелачивания и изменения состава и свойств, засоленных глинистых пород различного возраста и генезиса.

4. Выявить и проанализировать основные отличительные особенности в характере физико-химических процессов, сопровождающих диффузионное выщелачивание и изменение состава и свойств незаселенных и засоленных глинистых пород.

5. Откорректировать существующую методику прогноза показателей прочности незасоленных сарматских глин с учетом наличия или отсутствия в их составе пирита.

Научная новизна результатов исследований заключается в следующем:

1. На примере сарматских отложений детально изучены незасоленные морские глины в условиях их диффузионного выщелачивания, получены качественные и количественные оценки показателей степени изменения их состава и физико-механических свойств.

2. Установлена определяющая роль пирита в характере химических процессов, протекающих в незасоленных глинах и в количественном изменении показателей их состава и свойств при диффузионном выщелачивании.

3. Выявлены основные различия в изменении состава и свойств незасоленных и засоленных глинистых пород при диффузионном выщелачивании.

Практическое значение работы состоит в том, что уточненная и дополненная методика прогноза показателей прочности незасоленных сарматских глин, подвергающихся длительному воздействию воды, может найти свое применение в практике инженерно-геологических изысканий при проектировании оснований зданий и сооружений на техногенно подтопляемых территориях и при расчетах устойчивости зданий и сооружений на крутосклонах и откосах. Результаты исследований также дают возможность определять методологический подход при лабораторных исследованиях в инженерно-геологических целях глинистых пород иного возраста и происхождения.

Основные результаты диссертационной работы используются в ВолгГАСУ при изучении студентами гидротехнической специальности дисциплин: «Инженерная геология», «Геоэкология» и «Инженерно-геологические изыскания для строительства»

Методология и методы исследований: в процессе выполнения исследований использовались теоретические обобщения по геологии, гидрогеологии, инженерно-геологическим свойствам пород, а также результаты лабораторного моделирования в диффузионной установке выщелачивания сарматских глин в количестве 30 опытов. Время выщелачивания каждого образца составило 3-4 месяца. Использованы результаты лабораторных исследований незасоленных сарматских глин, выполненные в различные годы в Институте геофизики и геологии АН

Молдовы и Северо-Кавказском филиале ПНИИИСа (г. Ставрополь) при производстве инженерно-геологических изысканий на различных объектах Молдовы и специальных работ по научно-исследовательской тематике АН Молдовы. Кроме этого, использован обширный опубликованный материал, в том числе результаты исследований по проблеме выщелачивания засоленных глинистых пород, выполненных в ПНИИИСе (г. Москва) и в СКФ ПНИИИСа (г. Ставрополь) в предыдущие годы.

Все вышеуказанные исследования имели одинаковую цель, выполнялись по единой методике, разработанной в ПНИИИСе, с применением одинаковых лабораторных методов, приборов и реактивов, что позволило не только детально изучить свойства незасоленных сарматских глин, но и сравнить полученные результаты с аналогичными данными для глин иного генезиса, возраста и степени засоления.

Личный вклад автора заключается в следующем:

1. Собран и проанализирован значительный объем опубликованной информации по условиям залегания, составу и физико-механическим свойствам сарматских глин на территории междуречья Прут - Днестр.

2. Обработаны результаты химических анализов фильтрата воды, и выявлены закономерности изменения его состава для различных образцов глин.

3. На основе анализа собственных данных и опубликованных результатов исследований выявлены основные закономерности изменения состава и свойств незасоленных и засоленных глинистых пород при выщелачивании.

4. По собственным эмпирическим данным рассчитаны оценки вероятностей прогнозного фактора «наличие в образцах пирита», для использования их при расчетах суммарных вероятностей наступления события по формуле Байеса.

5. Рассчитаны коэффициенты устойчивости к обводнению незасоленных сарматских глин и установлена их корреляционная зависимость от различных показателей состава и свойств для обоснования метода прогноза их прочности с учетом фактора наличия пирита.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Направленность химических процессов, сопровождающих выщелачивание незасоленных сарматских глин, в значительной степени зависит от наличия или отсутствия в их составе пирита, окисление которого обусловливает глубокие химические преобразования в ионно-солевом комплексе глин, следствием чего является увеличение содержания в породе гипса, карбонатов, аморфного кремнезема и других химических соединений, способствующих вторичной агрегации грунтовых частиц.

2. Основные различия в изменении состава и свойств незасоленных и засоленных глинистых пород при диффузионном выщелачивании заключаются в следующем. Незаселенные сарматские глины, не имеющие в своем составе пирита, по характеру химических преобразований и количественному изменению показателей состава и свойств при

диффузионном выщелачивании близки к засоленным четвертичным глинистым породам различного генезиса, а незаселенные сарматские глины, содержащие пирит, по аналогичным показателям близки к засоленным морским глинам различного возраста с одинаковой степенью дисперсности и агрегированности глинистой фракции.

3. При прогнозе прочности незаселенных сарматских глин методом вероятностных аналогий на основе типизации их по устойчивости к обводнению следует учитывать наличие в их составе мелкодисперсного пирита и полученные автором коэффициенты устойчивости к обводнению глин, имеющих в своем составе пирит и без него.

Степень достоверности и апробации результатов обеспечена большим количеством фактических данных, полученных в метрологически аттестованных лабораториях АН Молдовы, института «МолдГИИНТИЗ», СКФ ПНИИИСа, статистически представительными выборками данных, корректным применением методов обработки инженерно-геологической информации и непротиворечивостью основных выводов и полученных автором результатов по объектам диссертационных исследований.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 25 научных работах, в том числе: 6 - в изданиях, рекомендованных ВАК, и одна монография. Апробация работы осуществлена на 14 научных форумах. Материалы исследований обсуждались: на Всероссийской конференции «Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования», г. Новочеркасск, 26 - 28 октября 2011; на годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии 14-е, 15-е и 16-е Сергеевские чтения, Москва, 22 марта 2012; 21 - 22 марта 2013; 21 - 22 марта 2014; на IV Международной научно-технической конференции, г. Волгоград, 13 - 14 октября 2011; на Международной научно - практической конференции «Научный потенциал молодых ученых для инновационного развития строительного комплекса Нижнего Поволжья», г. Волгоград, 24 декабря 2010; на Международной научно-практической конференции, Сочи, 14 - 19 мая 2012; на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы географии, экологии и природопользования», г. Волгоград, 25 - 26 апреля 2012; на Международном научном форуме студентов, аспирантов и молодых ученых стран Азиатско-Тихоокеанского региона, г. Владивосток, 14 - 17 мая 2012; на Международной научно-практической конференции «Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе», г. Пермь, 26 - 28 апреля 2012; на XVI на Международном симпозиуме М. А. Усова студентов и молодых ученых, посвященном 110 лет со дня рождения профессора, г. Томск, 2-7 апреля 2012; на международной конференции «Оценка и управление природными рисками», г. Москва, 18 - 19 октября 2012; на VI Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Волгоград, 15 - 17 мая 2012; на 8-й Всеукраинской научно-технической конференции «Механика грунтов, геотехника и фундаментостроение», г. Полтава, 11-14 ноября 2013.

Основное содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка, включающего 107 наименований, приложений.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, определены цели и задачи исследования, сформулирована научная новизна и практическая значимость работы, охарактеризована ее апробация, представлена структура диссертации.

В первой главе анализируется степень инженерно-геологической изученности незасоленных сарматских глин территории междуречья Прут -Днестр и обосновывается актуальность диссертационной работы.

Во второй главе по опубликованным данным приводятся основные черты геологического строения описываемой территории и физико-механические свойства объекта исследований - незасоленных сарматских глин.

В третьей главе приводятся результаты лабораторного эксперимента по диффузионному выщелачиванию 30 образцов незасоленных сарматских глин, анализируются особенности изменения их вещественного состава и физико-механических свойств в зависимости от наличия в их составе мелкодисперсного пирита.

В четвертой главе по опубликованным данным анализируются особенности выщелачивания и изменения состава и свойств некоторых типов засоленных глинистых пород различного возраста и генезиса, распространенных в южной части РФ.

В пятой главе анализируются особенности выщелачивания и изменения состава и свойств незасоленных и засоленных глинистых пород и обосновывается методика прогноза показателей прочности незасоленных сарматских глин с учетом наличия или отсутствия в их составе пирита.

В заключении приводятся основные научные выводы и результаты выполненных исследований.

Структура и объем работы. Общий объем работы 189 страниц, в том числе 42 страницы Приложения, 36 таблиц, 51 рисунок. Список используемой литературы включает 107 наименований.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Направленность химических процессов, сопровождающих выщелачивание незасоленных сарматских глин, в значительной степени зависит от наличия или отсутствия в их составе пирита, окисление которого обусловливает глубокие химические преобразования в ионно-солевом комплексе глин, следствием чего является увеличение содержания в породе гипса, карбонатов, аморфного кремнезема и других химических соединений, способствующих вторичной агрегации грунтовых частиц.

На конкретных образцах проанализированы изменения показателей состава и свойств незасоленных сарматских глин при диффузионном

выщелачивании. Образцы отбирались на 17 строительных площадках, расположенных в различных частях междуречья в интервале глубин активной инженерной деятельности - 0,5 - 34,0 м. Опробовались преимущественно невыветрелые разности глин, содержащие и не содержащие в своем составе включения мелкодисперсного пирита. Моделирование процессов диффузионного выщелачивания осуществлялось в диффузионной установке конструкции ПНИИИСа, позволяющей проводить опыт в условиях непрерывного омывания дистиллированной водой верхнего и нижнего торцов образца грунта высотой 2,5 см и площадью 40 см2, на протяжении 3-4 месяцев с постоянным расходом воды 0,125 л/сут, что, по данным Н. П. Затенацкой и Ю. И. Олянского, является оптимальным режимом выщелачивания глин.

Все исследования вещественного состава и физико-механических свойств выполнялись в строгом соответствии с методикой и на приборах рекомендованных ПНИИИСом, проводившим в 70 - 90-х годах аналогичные исследования засоленных глинистых пород из южных регионов России. Это позволило дать сравнительную оценку полученных результатов исследований незасоленных сарматских глин с данными аналогичных исследований Н. П. Затенацкой, А. М. Монюшко, С. И. Пахомова и др. для глин иной степени засоления, распространенных на территории Северного Кавказа, Волгоградской, Саратовской областей и др. регионов. Химические исследования грунта и фильтрата выполнялись в специализированной лаборатории (ЦАМ) Академии наук Молдавии, другие исследования - в лаборатории СКФ ПНИИИСа (г. Ставрополь). Изучались состав, свойства опытных образцов незасоленных сарматских глин, не содержащих и содержащих (более 0,5 %) пирит, и их изменение при диффузионном выщелачивании.

Гранулометрические исследования свидетельствуют о том, что все изученные образцы содержат более 50 % глинистых частиц. У образцов глин без пирита их содержание составляет 39,91 - 89,70 %, а у образцов с пиритом - 42,39 - 81,22 % при средних значениях 69,8 и 61,0 % соответственно. При микроагрегатных исследованиях получены следующие значения содержания дисперсной фракции: 15,09 - 54,3 % и 18,61 - 58,12 % при средних значениях: 36,1 и 30,8 % соответственно для образцов, не содержащих и содержащих пирит. Коэффициенты агрегированное™ дисперсной фракции при этом соответственно составили 1,93 и 1,97 (среднее).

Выщелачивание привело к существенному изменению степени дисперсности глин, без пирита. Увеличилось содержание дисперсной фракции в среднем на 15,6 %, в то время как у образцов глин с пиритом содержание дисперсной фракции изменилось незначительно. У первой группы образцов при этом на 1,9 и 13,8 % (среднее) уменьшилось содержание песчаной и пылеватой фракций, у второй группы образцов, содержание этих фракций почти не изменилось.

Следовательно, диффузионное выщелачивание образцов глин, содержащих пирит, практически не привело к изменению степени их

дисперсности, что, очевидно, находит свое объяснение в том, что одновременно с растворением и выносом солей, обусловливающих существующие природные структурные связи, происходит образование новых связей за счет возникновения новых химических соединений.

Образец 8

сутки

1 - Са+2, 2 - Мё+2, 3 - 4 - К+, 5 - СГ, 6 - Б04 2,7 - НС03"

Рис. I. Изменение химического состава фильтрата при выщелачивании образцов сарматских глин, не содержащих пирит. Исходная минерализация образца 0, 093 г/100 г сух. пор

Ионно-солевой комплекс. Минерализация образцов сарматских глин до выщелачивания составила 0,0700 - 0,8722 г/100 г сух. пор. Существенного различия в степени засоления образцов, не содержащих и содержащих пирит, не установлено. После диффузионного выщелачивания минерализация обеих групп образцов уменьшилась в среднем на 0,04 - 0,08 г/100 г сух. пор. Содержание практически всех ионов уменьшилось, за исключением иона НС07 - у образцов без пирита его количество увеличилось в среднем на 0,009 г/100 г сух. пор. Наибольшие изменения коснулись содержания гипса, общей карбонатности и аморфного кремнезема. Содержание гипса у образцов без

пирита при выщелачивании уменьшилось в среднем на 0,04 %, а у образцов с пиритом - повысилось на 0,28 %.

Аналогичные качественные изменения при выщелачивании зафиксированы для общей карбонатности и аморфного кремнезема при несколько меньших количественных показателях.

Образец 120

40 - ■

I —1

£ г —»—2

10 - —/ 4

■# ..... / -

3 6 20 34 49 63 73 сутки 86 100

и

600 ¡¡¡Ш щЛ

~ _ „ """" тЩШщ,

400 300 200 - ШЩШШ!! X А

' . , -.V ^ ^ 1 \

ШЯйй «ШйШ

....... _.....:/ 1

3 6 20 34 49 63 73 сутки 86 100

1-Са+2,2 - М8+\ 3 - 4 - К+, 5 - СГ, 6 - БОЛ 7 - НС03

Рис. 2. Изменение химического состава фильтрата при выщелачивании образцов сарматских глин, содержащих пирит. Исходная минерализация образца 0, 098 г/100 г сух. пор

Емкость поглощения до выщелачивания составила 21,65 и 21,78 мг -экв/100 г сух. пор. для обеих групп образцов соответственно, и после выщелачивания изменилась незначительно. Однако, если до выщелачивания обменные катионы были выстроены в ряд: 1У^+2>Са+2>№+>К+ и Са >М§! >1^а+>К+ - соответственно для образцов первой и второй групп, то после диффузионного выщелачивания они перестроились в следующий ряд: Са+2>?^+'-> К+>Ыа+ и Са+2> 1У^+2> Ма+>К+. Изменение химического состава фильтрата при выщелачивани образцов, не содержащих и содержащих пирит,

приведены на рис. 1 и 2. Эти данные использованы для построения кривых выноса водорастворимых солей (рис. 3). Анализ кривых показывает, что химические процессы, сопровождающие диффузионное выщелачивание глин у образцов, не содержащих пирит, и у образцов, у которых он есть, протекают по-разному. У первых количество выносимых солей увеличивается прямо пропорционально времени выщелачивания по линейному закону с очень высокими значениями коэффициентов корреляции г = 0,98 - 0,99. У образцов, содержащих пирит, количество выносимых солей также пропорционально времени выщелачивания, однако кривые регрессии имеют более сложный характер с коэффициентом корреляции г = 0,71 - 0,80 (рис. 4).

Рис. 3. Кривые выщелачивания сарматских глин, вынос водорастворимых солей. Цифры -лабораторные номера образцов глин, обр. 1, 221, 306 - содержат включения пирита обр. 104, 115, 221, 247, 236 - не содержат включения пирита

Таким образом, при диффузионном выщелачивании незаселенных сарматских глин, не имеющих включения пирита, с течением времени наблюдается непрерывное уменьшение засоленности образцов за счет выноса сильно- и среднерастворимых солей К, Са и др. Одновременно с этим происходит выщелачивание (в присутствии С02) слаборастворимых солей карбонатов Са и с преобразованием их в сильно растворимые соединения типа Са(НС03)2 и вынос их из образца. Общее содержание карбонатов при этом уменьшается, структурные связи между грунтовыми частицами разрушаются, степень агрегированности глин уменьшается, дисперсность увеличивается. Степень выщелоченности образцов таких глин на конец опыта составила 0,17 - 0,82, среднее 0,43.

При диффузионном выщелачивании незасоленных сарматских глин, содержащих пирит, химические процессы протекают несколько иначе.

_ 3000

s ■

йоо }■■■

зооо

tsoo j-

1000 ™

I

soo !■•■■

Образцы не содержащие пирит 1, 221, 306

eiip. 3OS С : U.53X+ 525,4

-скуз-Иг..........

....■c^fi г**—

M^xfJ^* ™ oSt>.V с ¿03 JK >' bi.ss

_________________'."..Si?......

^ _______*-----►

«обр.ЗОб

137,7 л o6;;.l

............._...... ..................

Образцы содержащие пирит 104,115,236,247

а- о6|л247 Л я 28,?31et t 10,43 ЩвОц -JA'' ... J' .'«МО

;>&t{io44c--19,77ii;l♦15,3d 0,57

lip IlSifc-« 10,5Wgt, 21.8i 17=0,78

Рис. 4. Графики выщелачивания сарматских глин, зависимость количества вынесенных солей с от времени I

На вышеописанные химические преобразования по растворению, выщелачиванию и выносу солей из образцов глин накладываются другие процессы, обусловленные окислением пирита. При этом образуется серная кислота, которая, воздействуя на карбонаты кальция, способствует образованию гипса. Содержание карбонатов при этом падает, и частично разрушаются структурные связи между грунтовыми частицами, обусловленные этими солями. Однако накапливающийся при этом гипс и ярозит способствуют возникновению новых структурных связей между грунтовыми элементами.

Природная влажность образцов глин, не содержащих и содержащих пирит, составила 0,23 и 0,31. Предел текучести 0,49 и 0,58, раскатывания 0,24 и 0,28, число пластичности 0,25 и 0,29 (средние значения), соответственно для образцов, не содержащих и содержащих включения пирита. После выщелачивания все значения влажностных показателей увеличились примерно - на одинаковую величину: 0,21 - по природной влажности и 0,01 - 0,03 по показателям пластичности, независимо от наличия или отсутствия в образце пирита.

Пористость обеих групп образцов увеличилась тоже примерно одинаково: на 14,2 и 13,2 %. Разуплотнение образцов обеих групп при выщелачивании произошло примерно на одинаковую величину: 0,24 и 0,26 г/см3 (по плотности) и на 0,41 и 0,39 г/см3 (по плотности «сухого» грунта).

Механические свойства и иабухаемостъ. Изучались показатели: величина свободного набухания и влажность набухания, давление набухания, модуль деформации и коэффициент сжимаемости, удельное сцепление, угол внутреннего трения и срезающее усилие при вертикальной нагрузке 0,1 МПа.

По величине свободного набухания почти все образцы являются набухающими. Максимальные значения гто достигает 0,32 - 0,37, средние значения для образцов обеих групп одинаковые - 0,13, однако влажность набухания у образцов первой группы меньше - 0,32, а второй больше - 0,40. Давление набухания у образцов обеих групп разное. Более плотные сильно литифицированные менее влажные образцы глин первой группы развивают давление набухания (1,25 - 13,00)х105 Па, (среднее 4,41х105 Па) а менее плотные, более влажные образцы второй группы - (0,25 - 8,00)х105 Па (среднее 2,37х105 Па).

Прочность на срез изучалась по величине удельного сцепления с и величина угла внутреннего трения ф. В целом можно однозначно утверждать, что менее влажные, более плотные глины, не имеющие в своем составе пирита, обладают более высокой прочностью, чем более влажные, и менее плотные образцы глин, содержащие пирит. Значение удельного сцепления с для первых составляет 1,32х105 Па, для вторых - 1,08х105 Па (средние); <р = 9 - 38 град (среднее 16,6 град) и 3 - 32 град (среднее 13,0 град). При диффузионном выщелачивании удельное сцепление образцов глин уменьшилось повсеместно. Для образцов без пирита оно составило (0,16 -0,57)х105 Па, среднее 0,39х105 Па, для другой группы - (0,21 - 0,84)х105 Па, среднее 0,47х105 Па. Наиболее существенно снизилось удельное сцепление у образцов без пирита - в среднем на 0,93х105 Па, для другой группы это уменьшение составило в среднем 0,61х105Па.

Угол внутреннего трения <р при выщелачивании образцов обеих групп изменился аналогично. Для образцов первой группы <р составил 6-29 град, среднее 15,0 град, для образцов второй группы 2-21 град, среднее 12,7 град. Наибольшее снижение произошло у образцов глин без пирита - минус 1,6 град, для другой группы - минус 0,3 град.

Выявленная зависимость по изменению показателей прочности глин на срез при их диффузионном выщелачивании хорошо подтверждается таким комплексным показателем сдвиговой прочности, как срезающее усилие. По этому показателю прочность глин при диффузионном выщелачивании составила: (0,50 - 1,15)х105 Па, среднее 0,67x105 Па и (0,50 - 0,95)х105 Па среднее 0,66х105 Па, соответственно для образцов первой и второй групп. По абсолютной величине снижение срезающего усилия составило 0,64x105 Па и 0,63х105Па для образцов первой и второй групп соответственно.

Значения показателя удельного сопротивления пенетрации в целом подчеркивают выявленную зависимость. Среднее его значение после

выщелачивания образцов первой группы составило 0,20х105 Па, образцов второй группы - 0,28х105 Па. Снижение составило минус 5,07х105 Па и минус 4,34x105 Па - для образцов обеих групп.

При взаимодействии с водой незасоленных сарматских глин проходит выщелачивание, в них резко расслабляются и нарушаются структурные связи. При этом глины проявляют дополнительную способность к гидратации и набуханию за счет диффузионно-осмотических процессов, вследствие чего прочностные характеристики выщелоченных разностей по сравнению с исходными образцами до выщелачивания резко понижаются. Важнейшим фактором, определяющим величину такого понижения, является наличие или отсутствие в глине тонкодисперсного пирита.

2. Основные различия в изменении состава и свойств незасоленных и засоленных глинистых пород при диффузионном выщелачивании заключается в следующем. Незасоленные сарматские глины, не имеющие в своем составе пирита, по характеру химических преобразований и количественному изменению показателей состава и свойств при диффузионном выщелачивании, близки к засоленным четвертичным глинистым породам различного генезиса; а незасоленные сарматские глины, содержащие пирит по аналогичным показателям, близки к засоленным морским глинам различного возраста, с одинаковой степенью дисперсности и агрегированности глинистой фракции.

Исследованием засоленных глинистых пород различного возраста и генезиса в условиях длительного взаимодействия с водой по методике ПНИИИСа в разные годы занимались Р. С. Зиангиров, Н. П. Затенацкая, К С. Реутова, А. Окнина, С. И. Пахомов, А. М. Монюшко и др. Закономерности изменения вещественного состава и физико-механических свойств при диффузионном выщелачивании изучены для сарматских глин Центрального Предкавказья, майкопских глин Северного Прикаспия, толщи глин верхнего и нижнего неогена Центрального Предкавказья, сыртовых глин Заволжья, четвертичных глин Центрального Предкавказья, хвалынских глин Северного Прикаспия, четвертичных глин, перекрывающих майкопские отложения Центрального Предкавказья. Дается инженерно-геологическая характеристика указанных глинистых пород по опубликованным данным различных авторов, проанализированы особенности химических процессов, протекающих в них при диффузионном выщелачивании, и закономерности изменения их состава и свойств.

При выщелачивании засоленных глин происходит вынос солей из породы. Неводостойкие коагуляционно-кристаллизационные связи разрушаются, происходит пептизация глин за счет разрушения крупных фракций пыли и песка.

Таблица 1

Основные особенности изменения состава и свойств глинистых пород различного возраста, _ генезиса и степени засоления при диффузионном выщелачивании _

Показатели состава и свойств Незаселенные сарматские глины Неогеновые морские засоленные глины Четвертичные полигенетические засоленные глинистые порода

не содержащие пирит содержащие пирит

Содержание дисперсной (менее 0,005 мм) фракции, (микроагрегатный анализ) Увеличивается в среднем в 1,5 раза Незначительно изменяется в обе стороны Незначительно увеличивается Незначительно увеличивается

Коэффициент агрегировашюсти . дисперсной (менее 0,005 мм) фракции Значительно уменьшается, достигая значения К=1,3-1,4 Незначительно изменяется в обе стороны, оставаясь на уровне К=2 Незначительно уменьшается, достигая минимума К=1,05 Значительно уменьшается, достигая значения К=4,0-6,0

Содержание водорастворимых солей Уменьшается в среднем на 20% Уменьшается в среднем на 40 % Уменьшается в среднем в 3 раза Уменьшается в среднем в 2,5 раза

Степень выщелоченности на конец опыта (средняя) Более 0,40 Менее 0,40 Более 0,40 Более 0,40

Содержание гипса Уменьшается в среднем в 1,5 раза Увеличивается в несколько раз Увеличивается в среднем в 2,0 раза Уменьшается в среднем в 1,5 раза

Содержание карбонатов Уменьшается на 10-20 % Увеличивается на 10-30 % Увеличивается на 20-30 % Уменьшается в 1,5-2,0 раза

Влажность Увеличивается в 1,5-2,0 раза Увеличивается в 1,2-1,5 раза Незначительно изменяется в обе стороны Увеличивается в среднем в 1,5 раза

Плотность «сухого» грунта Уменьшается на 10-20 % до значений ра=1,20-1,30 г/см3 Уменьшается на 20-30 % до значений р*=1,05-1,25 г/см3 Уменьшается в средней на 25% до значений р„=1,20-1,40 г/см3 Уменьшается в среднем на 10 % до значений Ра=1,40-1,50 г/см3

Угол внутреннего трения Уменьшается на 1-2° град Уменьшается незначительно Уменьшается в среднем в 1,5 раза Уменьшается в 1,5-2,0 раза

Удельное сцештение Уменьшается в 4-5 раз Уменьшается в 2-3 раза Уменьшается в 1,5-2 раза Уменьшается в 4-5 раз

Физико-механические свойства глин в процессе их диффузионного выщелачивания резко изменяются. Глины дополнительно гидратируются, разуплотняются и разупрочняются. Больший эффект дополнительного увлажнения, разуплотнения и разупрочнения характерен для монтмориллонитовых майкопских и залегающих на них четвертичных глин, чем для иллит-хлоритовых сыртовых и хвалынских глин.

Снижение удельного сцепления с и угла внутреннего трения ср при выщелачивании засоленных глин максимально в опытах по выщелачиванию со свободным набуханием. Так, с майкопских и четвертичных глин снижается на 83 - 93 %; ср - на 63 - 70 %; у сыртовых и хвалынских глин с снижается на 60-71 %,<{>- лишь на 17 - 28 %.

Содержание дисперсной (менее 0,005 мм) фракции и коэффициент ее агрегированности. Морские незасоленные глины сармата с пластифицированно-коагуляционным типом структурных связей (коэффициент агрегированности в среднем около 2,0), не содержащие пирита, при выщелачивании диспергируются за счет выноса цементирующих солей и в первую очередь - гипса. При этом существенно повышается содержание дисперсной фракции (примерно на 30 %) и на столько же уменьшается коэффициент ее агрегированности. Похожие процессы происходят и при выщелачивании засоленных загипсованных четвертичных глинистых пород. Морские незасоленные глины сармата с гшастифицированно-коагуляционным типом структурных связей, содержащие пирит, при выщелачивании практически не изменяют содержания дисперсной фракции. Оно может незначительно повышаться или понижаться. Точно так ведут себя все засоленные глинистые породы. Соответственно и коэффициент агрегированности может колебаться незначительно в обе стороны. Характерно, что это никак не связано с содержанием в породе гипса (табл. 1).

Содержание водорастворимых солей при выщелачивании всех без исключения глинистых пород, уменьшается. Минимальное снижение содержания солей имеет место для незасоленных сарматских глин без пирита - в среднем на 20 %, что соответствует степени выщелоченности 0,43. Максимальное снижение содержания солей в 2,5 - 3,0 раза наблюдается для засоленных глинистых пород, однако степень выщелоченное™ их на конец опыта не превышает в среднем 0,46.

Содержание первичного гипса в морских глинистых породах обусловлено наличием его в морской воде при седиментации, вторичного -окислением пирита при выветривании (выщелачивании) глин в постгенетическую стадию. До выщелачивания неогеновых морских глин содержание гипса во всех четырех группах пород было примерно одинаковое -0,12 - 0,15 %. В выщелоченных образцах содержание гипса примерно на одну треть уменьшилось только у сарматских незасоленных глин, не содержащих пирита, и у четвертичных полигенетических засоленных глин. У других двух групп его содержание увеличилось в 2 - 3 раза за счет образования и накопления в породе вторичного гипса. При выщелачивании засоленных четвертичных глинистых пород, содержащих в основном

вторичный гипс континентального засоления, его содержание уменьшилось в среднем на 45 %.

Содержание карбонатов при выщелачивании глинистых пород подчиняется зависимости, выявленной для гипса: у образцов без пирита их количество уменьшается, для незаселенных сарматских глин на 10 - 20 %, для четвертичных глинистых пород - в 1,5 - 2,0 раза. У образцов с пиритом количество карбонатов при выщелачивании увеличивается на 10 - 30 %.

Влажность. Максимальное увеличение влажности в 1,5 - 2,0 раза наблюдается для сарматских незаселенных глин и засоленных четвертичных глинистых пород. Для неогеновых засоленных глин этот показатель изменяется в обе стороны незначительно.

Таблица 2

Коэффициенты устойчивости к обводнению глинистых пород различной степени засоления

Глинистые породы и степень их засоления Автор Коэффициенты устойчивости

К К?

Незасоленные сарматские глины, не содержащие пирит С.А. Чарыкова 0,32(15) 0,61 (9) 0,05 (5)

Незасоленные сарматские глины, содержащие пирит С.А. Чарыкова 0,51 (9) 0,74 (8) 0,09 (7)

Засоленные сарматские глины Центрального Предкавказья С.И. Пахомов А.М. Монюшко 0,38 (3) 0,29 (4) 0,40 (4)

Четвертичные засоленные глины Центрального Предкавказья Н.П. Затенацкая 0,12(3) 0,46 (3) 0,04(4)

Сыртовые засоленные глины Заволжья Н.П. Затенацкая 0,30 (1) 0,71 (1) 0,03 (1)

Засоленные хвалынские глины Северного Прикаспия Н.П. Затенацкая 0,45 (2) 0,75(2) 0,53 (2)

Засоленные неогеновые глины Центрального Предкавказья С.И. Пахомов А.М. Монюшко 0,69 (4) 0,52 (6) 0,34 (5)

Засоленные неогеновые майкопские глины НЛ. Затенацкая 0,07(1) 0,71 (1) 0,10(1)

Незасоленные сармат - меотические глины междуречья Прут-Днестр 1-Ш типа по устойчивости к обводнению I II III Ю.И. Олянский 0,22 (21) 0,31 (39) 0,44 (31) 0,33 (91)* 0,55 (21) 0,67 (39) 0,88 (31) 0,71 (91)* 0,05 (15) 0,06(21) 0,08 (22) 0,06 (58)*

Примечание. Первое значение - среднее, в скобках - количество определений; значение со звездочкой - средневзвешенные значения для сармат - меотической толщи в целом.

Плотность «сухого» грунта при выщелачивании всех глин уменьшается на 10 - 30 %, что является следствием их разуплотнения и набухания. В наименьшей степени разуплотняются незаселенные сарматские глины, содержащие пирит (до рЛ =1,40 - 1,50 г/см3).

Прочность всех изученных типов глинистых пород при выщелачивании уменьшается: по углу внутреннего трения - от незначительного до 2 раз; по удельному сцеплению - в 1,5 - 5,0 раз.

В табл. 2 приведены значения коэффициентов устойчивости незасоленных сарматских глин к обводнению (по А. М. Монюшко), рассчитанные по удельному сцеплению К„ углу внутреннего трения /Сф и пластической прочности . Анализ средних значений показателей свидетельствует о том, что сарматские незаселенные глины, содержащие пирит, более устойчивы к обводнению, так как значения всех показателей прочности у них больше, чем у глин, не содержащих пирита.

В табл. 2 приведены значения коэффициентов устойчивости к обводнению глинистых пород различной степени засоления по результатам собственных исследований и по опубликованным данным. Наиболее устойчивые к обводнению по показателю Кс засоленные сильно агрегированные неогеновые глины Центрального Предкавказья Кс в среднем 0,69. Наименее устойчивыми являются слабоагрегированные засоленные майкопские глины Ка - 0,07. По углу внутреннего трения картина несколько другая, так как этот показатель в значительной степени зависит от содержания в грунте песчаной фракции и степени агрегированное™ дисперсной фракции. Наиболее устойчивые - засоленные хвалынские глины Северного Прикаспия К^ - 0,75, наименее устойчивые - засоленные сарматские глины Центрального Предкавказья К^ - 0,29. По показателю Кр наиболее устойчивые -засоленные хвалынские глины - 0,53, наименее устойчивые - сыртовые засоленные глины Заволжья КРт - 0,03.

3. При прогнозе прочности незасоленных сарматских глин методом вероятностных аналогий на основе типизации их по устойчивости к обводнению следует учитывать наличие в их составе мелкодисперсного пирита и полученные автором коэффициенты устойчивости к обводнению глин, имеющих в своем составе пирит, и без него.

Коэффициенты устойчивости глин к обводнению Кс И /цр являются важнейшими прогнозными характеристиками, позволяющими прогнозировать изменение прочности глин при выщелачивании. Так как непосредственное определение этих коэффициентов сопряжено с выполнением дорогостоящих продолжительных лабораторных экспериментов, была проанализирована корреляционная зависимость указанных коэффициентов от показателей физических свойств, ионно-солевого комплекса и набухаемости глин.

а)

I 0 Г

$-0.2

-0,4 ;.....

■0,6 и

■0,8 !.....

-1 |.....

-1.2 ■■•1,4 [.....

-1.6 Ц

-1,8 I.....

X

0,4

0Л- К(

-1.804

—...........

б)

50 = 45 40

Г-Ж.

од

0,2

03

0,4

0.7

в)

^ 0,5 | 0,4 "ш 0.3

! °'2 г о,1

i о

% -од

0.2 •0.3 -0,4 -0,5 -0.6

К, - -0.431ц№< - 0.445

..... Т-6753..........................

>

0,6..................0,'Н"

Рис. 5. Графики зависимости коэффициента устойчивости сарматских глин к обводнению Кс от показателей состава и свойств п, е5№, Иа+ а, б - образцы, не содержащие пирит; в - образцы, содержащие пирит

Наибольшие значения коэффициентов корреляции зафиксированы для показателей устойчивости Кс и А"ф с пористостью п, величиной свободного

набухания ет и содержанием в породе обменного Ыа+. Точечные графики и регрессионные зависимости приведены на рис. 5. Следует отметить, что наибольшие значения коэффициентов корреляции у графика функции =/(1§£™). что хорошо согласуется с данными других авторов для сарматских глин.

Прогноз показателей прочности незаселенных сарматских глин. В основу такого прогноза для глин междуречья Прут - Днестр при длительном взаимодействии с водой Ю. И. Олянским (2004) положена их инженерно-геологическая типизация по устойчивости к длительному воздействию воды. В соответствии с этой типизацией все глины разделены на 4 типа в зависимоста от коэффициента устойчивое™ Ку„ к обводнению, определенному по срезающему усилию т0,г.

После оценки типа исследуемых образцов сарматских глин по устойчивости к обводнению расчет прогнозных значений показателей прочности (с и (р) после их длительного взаимодействия с водой выполняется с использованием корректировочных коэффициентов К^ , К^ рекомецдованны Ю. И. Олянским (коэффициенты устойчивости к обводнению).

I тип а; = 0,22; 0,55; Штип Я>0,44; 0,88; Птип Кс =0,31; Я; = 0,67; IV тип Я^ = 0,74; К^ = 0,90;

Прогнозное значение показателей прочности выщелоченной глины (с и ф) определяется путем умножения значений, полученных по ГОСТированной методике для образцов природного сложения и влажное™ на указанные корректировочные коэффициенты. Выполненные исследования показали, что наличие в незаселенных и слабозасоленных сарматских глинах пирита оказывает существенное влияние на химические процессы, сопровождающие диффузионное выщелачивание, и, как следствие, - на значения показателей их прочности. Вследствие этого рассчитаны новые значения корректировочных коэффициентов (коэффициентов устойчивое™ К^ и К^ для двух групп образцов: не содержащих в своем составе пирит и содержащих пирит (табл. 3). Прогнозное значение показателей прочности незаселенных сарматских глин с учетом наличия или отсутствия в их составе пирита может определяться с использованием этих коэффициентов.

В монографии А. Н. Богомолова и Ю. И. Олянскош (2011) приводится прогноз прочное™ сарматских глин междуречья Прут - Днестр при длительном обводнении методом вероятаостных аналогий. Указанный метод основывается на использовании ограниченного числа показателей свойств глин (факторов прогнозирования): IV, величина свободного набухания £ш.

1тип /¡Туи-<0,3; II тип /^=0,3...0,5;

Штип Л"усг= 0,5...0,7;

IV тип > 0,7.

Таблица 3

Коэффициенты устойчивости к обводнению незаселенных сарматских глин для прогнозирования показателей их прочности

Тип по устойчивости к обводнению (по Ю. И. Для сармат-меотической толщи (по А. Н. Богомолову и 10. И. Олянскому) Для сарматских глин, не содержащих пирит (по С. А. Чарыковой) Для сарматских глин, содержащих пирит (по С. А. Чарыковой)

Олянскому) Ку К, Кр К,

I II 0,22 0,31 0,55 0,67 0,20 0,41 0,70 0,16 0,30 0,75 0,56

III IV 0,44 0,74 0,88 0,90 0,43 0,68 0,85 0,95 0,49 0,70 0,40 0,24

Предлагаемая методика позволяет определить тип глин по устойчивости к обводнению (по Ю. И. Олянскому) и рассчитать прогнозные значения показателей прочности глин после их диффузионного выщелачивания.

Для определения типа глин по устойчивости к обводнению предлагаются таблицы эмпирических оценок вероятностей прогнозных факторов (Щ \Уи рй, для региона-аналога. Определение типа глин по устойчивости к обводнению может выполняться с использованием метода вероятностных аналогий, в основе которого лежит теорема Байеса.

Таблица 4

Значение прогнозируемых показателей прочности незаселенных _сарматских глин при диффузионном выщелачивании

В целом для сармат -меотической толщи Для сарматских глин, не содержащих пирит Для сарматских глин, содержащих пирит

По методике А. Н. Богомолова и Ю. И. Олянского Откорректированные автором

с =0,025 МПа с = 0,016 МПа с =0,026 МПа

9=11° Ф= 11° Ф = 9°

Для учета наличия в составе сарматских глин пирита количество прогнозных факторов предлагается увеличить до пяти за счет показателя, характеризующего присутствие в образцах глин пирита. Проводятся рассчитанные автором эмпирические оценки вероятностей этого фактора.

В табл. 4 приведены прогнозные значения показателей прочности глинистой толщи со следующими нормативными значениями показателей свойств: 1У= 0,19; ]¥[,= 0,52; Щ, = 0,23; Ур = 0,29; р = 2,00 г/см3; ра = 1,68 г/см3; е,„, = 0,11; сн = 0,08 МПа; р„= 16 град.

Выводы:

1. Являясь структурно-неустойчивыми грунтами, незаселенные сарматские глины при увеличении влажности в основаниях инженерных сооружений изменяют свои строительные свойства вследствие диффузионного выщелачивания содержащихся в них солей, увлажнения и разуплотнения. Направленность химических процессов, сопровождающих выщелачивание незаселенных сарматских глин, в значительной степени зависит от наличия или отсутствия в их составе пирита.

2. У глин, не имеющих в своем составе пирита, при выщелачивании происходит понижение содержания водорастворимых солей в среднем на 20 %; уменьшение содержания карбонатов на 10 - 20 %, гипса - в 1,5 - 2,0 раза Это способствует разрушению структурных связей между грунтовыми частицами, увеличению дисперсности (содержание глинистой фракции повышается в среднем в 1,5 раза), порода разуплотняется до ра =1,20 - 1,30 г/см3, ее влажность увеличивается в 1,5 - 2,0 раза; прочность существенно уменьшается: по углу внутреннего трения на 1 - 2 градуса, по удельному сцеплению - в 4 - 5 раз.

3. У глин, имеющих в своем составе пирит, при выщелачивании содержание водорастворимых солей уменьшается в среднем на 40 %; содержание карбонатов увеличивается на 10 - 30 %, гипса - в несколько раз; дисперсность глин практически не изменяется, так как наряду с разрушением уже существующих структурных связей между грунтовыми частицами происходит образование других за счет появления новых химических соединений: карбонатов, гипса, аморфного кремнезема, окислов железа и др. Глина значительно разуплотняется до ра =1,05 - 1,25 г/см3, увлажняется в 1,2 - 1,5 раза, прочность ее изменяется в меньшей степени, чем у глин, не содержащих пирит: по углу внутреннего трения - незначительно, по удельному сцеплению - в 2 - 3 раза.

4. Оценка устойчивости к обводнению незасоленных сарматских глин и засоленных глин различного возраста и генезиса, распространенных в южной части Русской платформы, позволяет сделать вывод о том, что первые являются менее устойчивыми (более чувствительными) к обводнению за счет большего их увлажнения, более существенного изменения степени дисперсности и значительного уменьшения агрегированности дисперсной фракции при диффузионном выщелачивании. Изменение показателей прочности для них составляет до 2 раз - по углу внутреннего трения и до 4 -5 раз - по удельному сцеплению; для вторых эти показатели равны: до 1,5 и до 2 - 3 раз соответственно.

5. Прогноз прочности незасоленных сарматских глин подразумевает типизацию их по устойчивости к обводнению с обязательным учетом фактора наличия тонкодисперсного пирита. Последнее достигается применением корректировочных коэффициентов (коэффициентов устойчивости к обводнению), рассчитанных автором.

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях,

определенных ВАК

1. Прогноз подтопления лессовых территорий / АЛ Богомолов, Ю.И. Олянский, О.В. Киселева, СА Чарьжова // Вестник ВолгГАСУ. Сер.: Строительство и архитектура. — Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2012. — Вып. 28(47). — С. 304324.

2. Геоэкологическая оценка территорий распространения просадочных и набухающих пород / А.Н. Богомолов, Ю.И. Олянский, С.И. Махова, СА Чарыкова, Т.М. Тихонова // Экология урбанизированных территорий. — 2012. — №2. — С. 89-91.

3. Особенности изменения состава и физико-механических свойств незасоленных и засоленных глинистых пород при диффузионном выщелачивании / А.Н. Богомолов, Ю.И. Олянский, С.И. Шиян, С.А. Чарыкова, И.Ю. Кузьменко II Вестник ВолгГАСУ. Сер.: Строительство и архитектура. — Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2013. — Вып. 30(49). — С.71-79.

4. Изменение физико-механических свойств засоленных и незасоленных глинистых пород в основаниях инженерных сооружений при диффузионном выщелачивании / С.А. Чарыкова [и др.] И Интернет-вестник ВолгГАСУ. Сер.: Политематическая.- Волгоград, 2013. — Вып. 1(25). -Режим доступа: www.vestnik.vgasu.ru

5. Инженерно-геологические особенности выщелачивания сарматских глин в основаниях инженерных сооружений / Ю.И. Олянский, А.Н. Богомолов, С.А. Чарыкова и др. // Вестник ВолгГАСУ. Сер. : Строительство и архитектура. — Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2011. — Вып. 22(41). —С. 13-21.

6. Олянский Ю.И., Перфилов В.А., Махова С.И., Кузьменко И.Ю., Чарыкова С.А. Прогноз подтопления урбанизованных территорий // Геология, география и глобальная энергия. —2013. — №1. — С. 118-128.

Монография

7. Основные закономерности изменения состава и свойств сарматских глин при диффузионном выщелачивании / А.Н. Богомолов, Ю.И. Олянский, О.А. Богомолова, И.Ю. Кузьменко, С.А. Чарыкова. - Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2013.-127 с.

Публикации в других изданиях

8. Инженерно-геологические особенности освоения территорий распространения структурно-неустойчивых грунтов / АН. Богомолов, Ю.И. Олянский, Е.В. Щекочихина, СА. Чарыкова // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе: материалы междунар. научн.-практ. конф., посвящ. 200-й годовщине победы России в Отечественной войне 1812 г., г. Пермь, 26-28 апреля 2012 г. Т. 4. Модернизация в сфере строительства городского хозяйства и защиты окружающей среды урбанизированных территорий. — Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехи, ун-та, 2012. — С. 74-79

9. Геоэкологическая оценка природной опасности массивов структурно-неустойчивых грунтов (на примере междуречья Прут-Днестр) / Ю.И. Олянский, А.Н. Богомолов, С.А. Чарыкова и др. / Мин-во образования и науки Рос. Федерации [и др.] // Строительство в прибрежных курортных регионах : материалы 7-й Междунар. науч.-практ. конф., г. Сочи, 14—19 мая 2012 г. — Сочи: СГУ, 2012. — С. 193—195.

10. Геоэкологическая оценка территорий распространения просадочных и набухающих грунтов / Ю.И. Олянский, А.Н. Богомолов, С.А. Чарыкова [и др.]; Мин-во образования и науки Рос. Федерации [и др.] // Современные проблемы географии, экологии и природопользования: материалы Междунар. науч.-практ. конф., г. Волгоград, 25—26 апреля 2012 г. — Волгоград : Изд-во ВолГУ, 2012. — С. 14—18.

11. Геоэкологические проблемы гидромелиорации территорий Южной Молдавии / Ю.И. Олянский, С.А. Чарыкова [и др.] // Научный потенциал регионов на службу модернизации: межвуз. сб. науч. ст. - Астрахань : ГАОУ АО ВПО «АИСИ», 2013. — № 2(5). — С. 46-49.

12. Геоэкологические проблемы мелиорации южных регионов Молдовы / Ю.И. Олянский, С.А. Чарыкова [и др.] // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Роль мелиорации водного хозяйства в инновационном развитии АПК», посвящ. 150-летию со дня рождения основоположника высш. гидротехн. образования в России В.В. Подарева. Ч. П. Экология окружающей среды. - М.: ФГБОУ ВПО, 2012. — С. 137-142.

13. Изменение состава и свойств незасоленных сарматских глин при диффузионном выщелачивании / Е.В. Щекочихина, С.А. Чарыкова, И.Ю. Кузьменко // Сергеевские чтения. Вып. 15: Устойчивое развитие: задачи геоэкологии (инженерно-геологические, гидрогеологические и геокриологические аспекты): молод, конф. : материалы годичн. сессии Науч. совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (21-22 марта 2013 г.) М.: Рос. ун-т дружбы народов, 2013. — С. 90-95.

14. Инженерно-геологическая характеристика сарматских глин краевых прогибов юга Русской платформы / Ю.И. Олянский, А.Н. Богомолов, С А Чарыкова [и др.]; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НИИ) // Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования : сб. тез. и ст. Всерос. конф., 26—28 октября 2011 г., г. Новочеркасск. — Новочеркасск: ЛИК, 2011. — С. 6—9.

15. Инженерно-геологические особенности сарматских глин краевых прогибов юга Русской платформы / Ю.И Олянский, АЛ. Богомолов, С А Чарыкова и др. / Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т [и др.] // Сергеевские чтения. Вып. 14. Роль инженерной геологии изысканий на предпроектных этапах строительного освоения территорий : материалы годич. сессии Науч. совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (22 марта 2012 г.) — М.: РУДН, 2012. — С. 10—13

16. Инженерно-геологические особенности сарматских глин южной окраины Русской платформы / С.А. Чарыкова, С. И. Шиян [и др.]; Волгогр. гос.

архит,- строит, ун-т [и др.] // Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов : материалы VI Международной науч.-техн. конф., 13—14 октября 2011 г., г. Волгоград. — Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2011. — С. 346—350.

17. Инженерно-геологические проблемы мелиорации южных регионов Молдовы / М-во образования и науки Рос. Федерации [и др.] / Ю.И. Олянский, А.Н. Богомолов, С.А. Чарыкова, A.C. Сачкова // Материалы Международного научного форума студентов, аспирантов и молодых ученых стран Азиатско-Тихоокеанского региона (14—17 мая 2012 г., г. Владивосток, Россия). — Владивосток : [ДВФУ], 2012. — Ч. 1.— С. 551—554. — URL: http://dvkc.dvfu.ra.

18. Олянский Ю.И., Чарыкова С.А., Тихонова Т.М. Прочность сарматских глин / Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т [и др.] // Казанская наука : сб. науч. ст. — Казань : Казан, изд. Дом, 2010. — № 9. — Вып. 2. — С. 579 — 582.

19. Олянский Ю.И., Богомолов А.Н., Чарыкова С.А. Опыт прогноза подтопления урбанизованных территорий П Наука и образование: архитектура, градостроительство и строительство: мат-лы Межд. конф., посвящ. 60-летию образования вуза, 18-19 сентября 2012 г., г. Волгоград : в 2 ч. - Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2012. - Ч. П. — С. 39-43.

20. Опыт прогноза подтоплений лессовых территорий / Ю.И. Олянский, А.Н. Богомолов, С.А. Чарыкова, Т.М. Тихонова, О.В. Киселева // Проблемы снижения природных опасностей и рисков: материалы Междунар. науч.-практ. конф., «ГЕОРИСК-2012»: в 2 т. - М. : Изд-во РУДН, 2012. - Т. 1. — С. 39-43.

21. Олянский Ю.И., Чарыкова1 С.А., Инженерно-геологические проблемы мелиорации южных регионов Молдовы // Проблемы снижения природных опасностей и рисков: материалы Междунар. науч.-практ. конф., «ГЕОРИСК -2012». В 2 т. - М.: РУДН, 2012. - Т. 1. —С. 192-197.

22. Чарыкова С.А. Прочность сарматских глин // Проблемы геологии и освоения недр: тр. XVI Междунар. симп. им. акад. М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвящ. 110-летию со дня основания горно-геол. образования в Сибири. - Томск : Изд-во Томск, политехи, ун-та, 2012. —Т. 1. —С. 511—512.

23. Чарыкова С.А. Определение прочности сарматских глин на оползневых склонах // Молодежь и научно-технический прогресс в дорожной отрасли Юга России: материалы VI Межд. науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых, 15-17 мая 2012 г., г. Волгоград. - Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2012. — С. 130-133.

24. Осипова О.Н., Чарыкова С.А. Оценка прочности сарматских глин при расчетах устойчивости откосов // ЗБ1РНИК Науковых праць. Cepia: Галузеве машинобудувания, будщвництво. - Полтава : [ПолтНТУ], 2013. - Вып. 3(28), Т. 1.-С. 208-211.

25. Olyansky J„ Bogomolov A., Charykova S., Sachkova A. Engineering-geologial problems of reclamation of the southeruregions of Moldova. International Science yong Scholars Forum of Asia-Pacific region Countrieg (14—17 May, 2012, Vladivostok, Russia). — Vladivostok : [EFUSE], 2012. — p. 1, 515—518. — URL: http://dvkc.dvfu.ru

Подписано в печать 27 марта 2014 г. Бумага офсетная. Формат 60 х 84/16. Печать трафаретная. Печ. л. 1,0. Тираж 120 экз. Заказ № 34.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет Отдел оперативной полиграфии 400074 г. Волгоград, ул. Академическая, 1

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Чарыкова, Светлана Анатольевна, Волгоград

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный архитектурно - строительный университет

На правах рукописи

04201457911

Чарыкова Светлана Анатольевна

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И СВОЙСТВ НЕЗАСОЛЕННЫХ САРМАТСКИХ ГЛИН ПРИ ДИФФУЗИОННОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ

25.00.08 - Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Научный руководитель - доктор геолого -минералогических наук, доцент Олянский Юрий Иванович

Волгоград - 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1 .ИНЖЕНЕРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ

9

САРМАТСКИХ ГЛИН

2.ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ТЕРРИТОРИИ МЕЖДУРЕЧЬЯ ПРУТ -ДНЕСТР И СВОЙСТВА САРМАТСКИХ ГЛИН

3.ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ НЕЗАСОЛЕННЫХ САРМАТСКИХ ГЛИН ПРИ ДИФФУЗИОННОМ 37 ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ

3.1. Методика исследований 39

3.2. Состав и свойства опытных образцов 45

3.3. Изменение состава и свойств при выщелачивании 65

4.СОСТАВ И СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ТИПОВ ЗАСОЛЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ ПРИ ДИФФУЗИОННОМ 94 ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ

4.1. Вещественный состав и свойства глинистых пород 94

4.1.1. Сарматские глины Центрального Предкавказья 94

4.1.2. Майкопские глины Северного Прикаспия 96

4.1.3. Глины верхнего и нижнего неогена Центрального ^ Предкавказья

4.1.4. Сыртовые глины Заволжья 98

4.1.5. Четвертичные глины Центрального Предкавказья ^ включая софиевский горизонт

4.1.6. Хвалынские глины Северного Прикаспия 101

4.1.7. Четвертичные глины Центрального Предкавказья, перекрывающие майкопские отложения

117

4.2. Изменение состава и свойств пород при выщелачивании 103

5.ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ НЕЗАСОЛЕННЫХ И ЗАСОЛЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД И ПРОГНОЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЧНОСТИ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ГЛИН

5.1. Особенности выщелачивания и изменения свойств незаселенных и засоленных глинистых пород

5.2. Прогноз показателей прочности выщелоченных сарматских глин

ВЫВОДЫ 132

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 134

ПРИЛОЖЕНИЯ 146

Табл. 1 Изменение химического состава фильтрата в процессе выщелачивания образцов глин

Рис. 1-30 Химический состав фильтрата при выщелачивании образцов сарматских глин

Акт о внедрении результатов исследования 189

117

126

147

159

ВВЕДЕНИЕ

Сарматские глины распространены в южной части Восточно -Европейской платформы и на прилегающих к ней более молодых геологических структурах и являются основанием для инженерных сооружений в Молдове, Украине, РФ. Являясь структурно - неустойчивыми грунтами, сарматские глины при увеличении влажности изменяют свои строительные свойства вследствие диффузионного выщелачивания содержащихся в них солей, увлажнения и разуплотнения. Морские глины а priori считаются засоленными грунтами, так как накапливались в условиях повышенной солености морской воды. Изучением процессов выщелачивания и изменения инженерно - геологических свойств засоленных глин в нашей стране занимались различные исследователи в 60 - х - 90 - х годах прошлого столетия. Благодаря их работам было установлено, что при взаимодействии с пресной водой засоленные глины выщелачиваются, из них выносятся растворимые соли и происходят глубокие преобразования в ионно - солевом комплексе, сопровождаемые изменением прочностных свойств глин.

Идея работы заключается в том, что в ней на примере незасоленных сарматских глин уточняются и углубляются теоретические положения формирования состава и свойств морских глинистых пород и их изменение при выщелачивании на основе раскрытия и установления роли физико - химических процессов в системе поровая вода - порода, разработке которых посвящены исследования В.А. Приклонского, И.В. Попова, Е.М. Сергеева, В.И. Осипова, В.Д. Ломтадзе, а так же: И.Г. Коробановой, И.М. Горьковой, Н.П. Затенацкой, P.C. Зиангирова и др.

Однако, сарматские глины накапливались в условиях замкнутого морского бассейна при различной солености морской воды в его восточной и

западной частях. На востоке образовались типично засоленные морские глины, а на западе в условиях пониженной солености морской воды накапливались морские не засоленные глины, содержащие менее 0,3 % водорастворимых солей.

Актуальность настоящих исследований заключается в том, что в условиях диффузионного выщелачивания изучались незасоленные морские сарматские глины, являющиеся основанием инженерных сооружений в Северном Причерноморье.

Промышленно - хозяйственные освоения территорий, сложенных сарматскими глинами влечет за собой нарушение баланса компонентов природной среды и как следствие, происходит подтопление, сопровождаемое набуханием грунтов в основаниях сооружений, изменением их прочности и сжимаемости. В связи с вышеизложенным, целью работы является изучение основных закономерностей формирования состава и свойств незаселенных сарматских глин при диффузионном выщелачивании на основе анализа экспериментальных данных и опубликованных результатов исследований глин иной степени засоления. Для достижения указанной цели определены следующие задачи'.

1. Дать общую характеристику условиям залегания, составу и свойствам сарматских глин междуречья Прут - Днестр.

2. Изучить вещественный состав и физико - механические свойства опытных образцов незасоленных сарматских глин и их изменение при диффузионном выщелачивании.

3. По опубликованным данным проанализировать особенности выщелачивания и изменения состава и свойств, засоленных глинистых пород различного возраста и происхождения.

4. Проанализировать особенности выщелачивания и изменения состава и свойств незасоленных и засоленных глинистых пород.

5. Откорректировать существующую методику прогноза показателей прочности незасоленных сарматских глин с учетом наличия или отсутствия в

их составе пирита.

Исходные материалы. При выполнении диссертационной работы использованы результаты лабораторных исследований незаселенных глинистых пород, выполненные в различные годы в Институте геофизики и геологии АН Молдовы и Северо - Кавказском филиале ПНИИИСа (г. Ставрополь) при производстве инженерно - геологических изысканий на различных объектах и специальных работ по научно - исследовательской тематике. Кроме этого, использован обширный опубликованный материал, и в том числе результаты исследований по проблеме выщелачивания засоленных глинистых пород, выполненных в ПНИИИСе (г. Москва) и в СКФ ПНИИИСа (г. Ставрополь) в предыдущие годы.

Личный вклад автора заключается в следующем:

1.Собран и проанализирован значительный объем опубликованной информации по условиям залегания, составу и физико - механическим свойствам сарматских глин на территории междуречья Прут - Днестр.

2.Обработаны результаты химических анализов фильтрата воды и выявлены закономерности изменения его состава для различных образцов глин.

3.На основе анализа собственных данных и опубликованных результатов исследований, выявлены основные закономерности изменения состава и свойств незасоленных и засоленных глинистых пород при выщелачивании.

4.По собственным эмпирическим данным рассчитаны оценки вероятностей прогнозного фактора «наличие в образцах пирита», для использования их при расчетах суммарных вероятностей наступления события по формуле Байеса.

5.Расчитаны коэффициенты устойчивости к обводнению незасоленных сарматских глин и установлена их корреляционная зависимость от различных показателей состава и свойств, для обоснования метода прогноза их прочности с учетом фактора наличия пирита.

Научная новизна результатов исследований заключается в следующем:

1. На примере сарматских отложений детально изучены незаселенные морские глины в условиях их диффузионного выщелачивания, получены качественные и количественные оценки показателей степени изменения их состава и свойств.

2. Установлена определяющая роль пирита в характере химических процессов, протекающих в незасоленных глинах и в количественном изменении показателей их состава и свойств при диффузионном выщелачивании.

3. Выявлены основные различия в изменении состава и свойств незасоленных и засоленных глинисты пород при диффузионном выщелачивании.

4. Предложена методика прогноза показателей прочности незасоленных сарматских глин с учетом наличия или отсутствия в их составе пирита.

Практическое значение работы состоит в том, что уточненная и дополненная методика прогноза показателей прочности незасоленных сарматских глин, подвергающихся длительному воздействию воды, может найти свое применение в практике инженерно - геологических изысканий для проектирования оснований зданий и сооружений на техногенно подтопляемых территориях и при расчетах устойчивости зданий и сооружений на крутосклонах и откосах. Результаты исследований так же дают возможность определять методологический подход при лабораторных исследованиях в инженерно - геологических целях глинистых пород иного возраста и происхождения.

Публикация и апробация работы. Основные положения диссертации опубликованы в 25 научных работах, в том, числе: 6 - в изданиях рекомендованных ВАК и 1 - монография. Апробация работы осуществлена на 14 научных форумах. Материалы исследований обсуждались: На Всероссийской конференции «Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования» Новочеркасск, 26 - 28 октября 2011; на годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии 14, 15 и 16 Сергеевские чтения, Москва,

22 марта 2012; 21 - 22 марта 2013; 21 - 22 марта 2014; на IV Международной научно - технической конференции, Волгоград, 13 - 14 октября 2011; на Международной научно - практической конференции «Научный потенциал молодых ученых для инновационного развития строительного комплекса нижнего Поволжья», Волгоград, 24 декабря 2010; на Международной научно -практической конференции, Сочи, 14-19 мая 2012; на Международной научно - практической конференции «Современные проблемы географии, экологии и природопользования», Волгоград, 25 - 26 апреля 2012; на Международном научном форуме студентов, аспирантов и молодых ученых стран Азиатско -Тихоокеанского региона, Владивосток, 14-17 мая 2012; на Международной научно - практической конференции «Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе», Пермь, 26 - 28 апреля 2012; на XVI на Международном симпозиуме М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 110 лет со дня рождения профессора, Томск, 2-7 апреля 2012; на международной конференции «Оценка и управление природными рисками», Москва, 18 - 19 октября 2012; на VI Международной научно - технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Волгоград, 15-17 мая 2012; на 8 Всеукраинской научно - технической конференции «Механика грунтов, геотехника и фундаментостроение», Полтава, 11-14 ноября 2013.

1. ИНЖЕНЕРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ САРМАТСКИХ ГЛИН

Изучение сарматских глин междуречья Прут - Днестр неразрывно связано с общегеологическими исследованиями территории, которые начались более 100 лет назад. Первые исследования геологического характера встречаются в работе Д. Кантемира «Описание Молдавии» и приурочены к первой половине XIX века. Несмотря на то, что геологическое описание Молдавии не являлось самоцелью, уже здесь встречаются сведения об основных типах грунтов, распространенных на данной территории: скальных, обломочных, глинистых. Изучением отдельных вопросов литологии и геологии в середине XIX века занимались: П.П. Свиньин, P.P. Мурчисон, Барбот де Марии, И.Ф. Синцов [95, 96] и др. Благодаря исследованиям этих геологов, уже в конце XIX века стало очевидным, что наиболее широким распространением на территории Молдавии пользуются неогеновые глины и лессовые покровные суглинки.

Планомерные исследования региона в конце XIX века и начале XX веков выполнялись экспедициями Геолкома (Г.П. Михайловский, H.A. Григорович -Бердовский, Х.Н. Криштофович), отрядом МГУ под руководством O.K. Ланге, академиком Н.И. Андрусовым. Несмотря на то, что основной целью этих работ являлись общегеологические исследования, вопросам распространения сарматских глин уделялось достаточно много внимания, т.к. в большинстве своем они являлись причиной образования многочисленных оползней на территории Центральной Молдавии и в др. регионах. Наиболее значительной работой этого времени по сарматским глинам считается Карта распространения сарматского моря, составленная Н.И. Андрусовым [1].

В период с 1918 по 1940 годы, вследствие оккупации Бессарабии Королевской Румынией, геологические исследования здесь не проводились, а

были сконцентрированы на левобережье Днестра - они выполнялись организациями АН СССР, Одесским, Харьковским университетами, Киевским гидрометериологическим институтом. Основные геологические работы того времени принадлежат P.P. Выржиковскому [9], В.Д. Ласкареву [46], В.И. Крокосу [43], Г.Ф. Лунгерсгаузену [48]. В этих работах были заложены основы стратиграфии неоген - четвертичных пород, используемые до настоящего времени.

Период с 1945 по 1960 годы знаменует собой начало работ по комплексному планомерному изучению природных ресурсов Молдавии. Создается целый ряд строительных проектных институтов, в которых концентрируется весь объем проектно - изыскательских работ для промышленно - гражданского строительства. В архивах этих организаций стал накапливаться большой материал по инженерно - геологическим условиям различных строительных площадок и свойствам грунтов, в т.ч. и сарматских глин. Кроме этого, в это же время выполняется геологическая съемка территории масштаба 1:200000 Четвертым геологическим управлением Комитета по делам геологии при СНХ СССР. Эти геологические работы так же сопровождались изучением инженерно - геологических свойств сарматских глин.

Таким образом, уже к концу 50-х годов прошлого столетия в проектно -изыскательских организациях был накоплен материал об инженерно -геологических свойствах основных типов грунтов региона, в т.ч. и сарматских глин. Отдельные проектные институты имели возможность выполнять научные обобщения накапливаемого материала. Так, например в ГПИ «Молдгидрострой» Е.И. Баухом и Е.Г. Костиком в 1960 г. выполнена работа на тему: «Исследовательские работы по геологии для обоснования строительства в райцентрах МАССР». В дальнейшем, весь накопленный материал по свойствам сарматских глин анализировался и обобщался Институтом геофизики и геологии АН МССР, Кишиневским политехническим институтом и др. организациями. Стали появляться первые публикации по свойствам сарматских

глин, как оснований зданий и сооружений и в связи с образованием в них оползней [41, 75].

В 60 - х годах продолжались работы по выполнению геологической съемки масштаба 1:200000. Научное руководство этими работами было сконцентрировано в Институте геофизики и геологии АН МССР. К этому времени относятся многочисленные публикации различных авторов, посвященные анализу состава и свойств сарматских глин: В.Х. Рошка, А.Н. Хубка, Е.З. Мицул [85, 86, 87, 88], Г.И. Устинова, С.С. Орлов [74, 75].

Во второй половине 70-х годов происходит реорганизация изыскательских служб при различных проектных институтах. Все они объединены в региональный изыскательский институт «Молд ГИИНТИЗ» (1978 г.), в котором оказался сконцентрированным весь производственный и научный потенциал инженерно - геологических служб. Это позволило выполнять помимо изыскательских работ и научные инженерно геологические исследования. К этому же времени относятся активизация работ по научным исследованиям сарматских глин, как основой образования оползней Молдавии. Этой проблемой занимались С.С. Орлов, Т.А. Тимофеева, Л.Т. Леваднюк и отдельные специалисты из ПНИИИСа, ВСЕГИНГЕО [3, 18, 73,74, 75,81,98,102].

В 1985 г. при институте Геофизики и геологии АН Молдавии была создана Лаборатория физико - механических свойств горных пород, которую возглавил А.М. Монюшко. Первой же бюджетной темой, которую стала выполнять лаборатория, была тема по изучению сарматских глин: «Исследовать физическое состояние, состав и физико - механические свойства основных регионально - генетических типов глинистых пород Молдовы, дать их инженерно - геологическую оценку в связи с водохозяйственным строительством и разработать рекомендации по их учету при проектировании». До сентября 1988 г. научным руководителем темы был А.М. Монюшко, а с сентября 1988 г. до конца темы (декабрь 1990 г.) - Ю.И. Олянский. Были организованы систематические планомерные исследования сарматских глин, их

состава и свойств и изменения этих свойств, при длительном воздействии воды. Для выполнения исследований был задействован научный потенциал АН Молдовы и ПНИИИСа (Госстроя СССР). Отдельные эксперимент