Введение 3
Глава 1. Общие сведения о районе исследования 5
1.1. Физико-географический очерк 5
1.1.1. Рельеф 5
1.1.2. Гидрография 7
1.1.3. Климат 9
1.2. Геологические и гидрогеологические условия 11
1.2.1. Стратиграфия 11
1.2.2. Четвертичные отложения 14
1.2.3. Гидрогеологические условия 16
1.3. Глинистые грунты и их особенности 21
1.4. Характеристика участка исследования 24
1.4.1. Местоположение и геологическое строение 24
1.4.2. Природные и природно-техногенные процессы 29
1.5. Выводы к первой главе 31
Глава 2. Оползневые процессы 33
2.1. Классификация оползней 33
2.2. Факторы, определяющие развитие оползней 37
2.3. Оползнеопасность 38
2.4. Механизм оползневого процесса 39
2.5. Выводы ко второй главе 39
Глава 3. Основные результаты исследования 40
3.1. Физические свойства грунтов 42
3.2. Прочностные свойства грунтов и их зависимость от влажности 42
3.3. Удельное электрическое сопротивление грунтов и его зависимость от влажности 45
3.4. Комплексный анализ зависимостей физико-механических свойств дисперсных грунтов с их водно-физическими и геоэлектрическими характеристиками 48
3.5. Выводы к третьей главе 49
Заключение 51
Список литературы 52
Перечень приложений 55
Приложение А 56
Приложение Б 57
Приложение В 58
Приложение Г 64
Оползневые процессы несут опасность для сооружений и людей. Эти процессы развиваются на склонах, в долинах, оврагах и на берегах рек. Оползни, разрушая целые города, приводят к катастрофам с человеческими жертвами и большими материальными убытками. В том числе, оползни воздействуют на изменение природных условий и на формирование геологических процессов, с которыми они генетически связаны. Тем самым, возникает необходимость в своевременном контроле за состоянием оползневых массивов, поскольку это поможет уменьшить риски и предотвратить жертвы.
Оползнем называется сползание масс пород на склоне без потери контакта с основным массивом (СП 11-105-97 часть II). Образуются оползни в основном из-за нарушения баланса между сдвигающими усилиями и удерживающими силами. Наиболее частыми причинами нарушения равновесия являются изменения напряжённого состояния и снижения сопротивления сдвигу пород. Таким образом, на устойчивость склона влияют прочностные параметры грунтов, слагающих его: угол внутреннего трения и сцепление.
Физико-механические свойства глинистых грунтов могут изменяться под влиянием различных техногенных и природных факторов, в результате чего будет изменяться устойчивость склона. К основным природным факторам, оказывающим влияние на прочностные свойства глин, относятся изменение влажности в следствии сильного таяния снега или выпадения значительного объема осадков в виде дождей.
Для оценки физико-механических свойств грунтов в оползневом массиве применяются лабораторные и полевые методы определения этих характеристик. Несмотря на то, что эти методы точны и постоянно совершенствуются, эти методы построены на одномерной интерпретации, требуют достаточно много ресурсов и времени на проведение определений прочностных свойств грунтов. В связи с этим традиционные методы, применяемые при изучении оползней, не позволяют в достаточной мере изучить неоднородную структуру оползневого массива, и оперативно оценивать изменения физико-механических свойств во времени вдоль всего исследуемого профиля. Для решения данной проблемы можно воспользоваться современными технологиями инженерной геофизики. Геофизические методы делают возможным детальное изучение больших площадей, в отличие от методов инженерно-геологических изысканий (Бурлуцкий, 2015).
Для применения геофизических методов в оценке изменения прочностных параметров грунтов в оползневом массиве требуются определения корреляционных зависимостей между «геофизическими» и «инженерно-геологическими» свойствами. Проведенные ранее исследования выявили зависимости геоэлектрических параметров глинистых грунтов с их водно-физическими свойствами (влажность), вместе с тем изменение влажности этих грунтов влияет на их прочностные свойства. Иными словами, изменение прочностных свойств глинистых грунтов оползневых массивов вследствие изменения их влажности будет отражаться на их геоэлектрических свойствах, это создает перспективу в применении методов инженерной электроразведки при изучении оползневых массивов.
Целью настоящей работы является анализ корреляционных зависимостей физико-механических свойств дисперсных грунтов с их водно-физическими и геоэлектрическими характеристиками.
Для достижения поставленной цели были исследованы грунты - кембрийские глины, отобранные на оползневом склоне на левом берегу реки Тосны в районе города Никольское в Тосненском районе Ленинградской области.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1) Рассмотреть свойства грунта в области оползня;
2) Провести испытания на сдвиг с разной влажностью;
3) Определить удельное электрическое сопротивление породы с разной влажностью;
4) На основе полученных данных сделать предложения о взаимосвязи физико-механических свойств и геоэлектрических.
Выражается благодарность за постоянную помощь и поддержку в написании выпускной квалификационной работы научному руководителю Бурлуцкому Станиславу Борисовичу. Отдельную благодарность автор выражает Лаздовской Марине Артуровне, Титову Константину Владиславовичу, Емельянову Вячеславу Ильичу, Карам Жоржу Симоновичу и Евенковой Татьяне Дмитриевне за огромную помощь в проведении лабораторных исследований. Использовано оборудование Технопарка СПбГУ, Ресурсного центра "Геомодель".
В результате исследований, проведенных в рамках написания выпускной квалификационной работы, которые включали в себя сбор, систематизацию и анализ фондовых и литературных данных, полевые работы, комплекс лабораторных исследований, обработку результатов, было установлено следующее:
• Оползневые процессы представляют угрозу для сооружений и людей, в следствии чего появляется потребность в оценке устойчивости слона. Коэффициент устойчивости рассчитывают как отношение сдерживающих сил к сдвигающим усилиям. Сопротивление грунта сдвигу является одним из важнейших его прочностных параметров, главным образом, определяющим устойчивость грунтовых масс на склонах, поэтому возникает необходимость изучения влияния влажности пород на изменение их прочностных свойств.
• В пределах Предглинтовой низменности нижнекембрийские синие глины выходят на дневную поверхность, либо перекрыты маломощным чехлом четвертичных отложений. Основной деформируемый горизонт располагается в кембрийских глинах, поэтому они были выбраны для изучения.
• Результаты исследований показали, что увеличение влажности исследуемых глин приводит к уменьшению сцепления С и угла внутреннего трения ф вследствие перехода грунта от тугопластичного к текучепластичному состоянию. При изменении влажности от 18% до 34%, сцепление грунта снижается с 105 до 17 кПа, угол внутреннего трения уменьшается от 20° до 2°, иначе говоря при увеличении влажности от 18% до 34% общее сопротивление сдвигу уменьшается более чем в 8 раз. В то же время увеличение влажности кембрийский глин приводит к уменьшению значений удельного электрического сопротивления: с увеличением влажности с 20% до 34%, удельное электрическое сопротивление падает с 9,85 до 6,62 Ом*м.
• Установленные корреляционные связи физико-механических свойств дисперсных грунтов на примере кембрийских глин с их водно-физическими и геоэлектрическими характеристиками открывают дополнительные возможности современных методов инженерной электроразведки при изучении и оценки устойчивости оползневых массивов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
