ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ 6
1.1. Общие положения 6
1.2. Основные факторы, влияющие на механические свойства глин 9
1.3. Выводы к первой главе 10
ГЛАВА 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 12
2.1. Рельеф 12
2.2. Гидрография 17
2.3. Климат 23
2.4. Геологическое строение 26
2.4.1. Стратиграфия 26
2.4.2. Четвертичные отложения 32
2.5. Гидрогеологические условия 35
2.6. Выводы ко второй главе 40
ГЛАВА 3. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ УЧАСТКА
ИССЛЕДОВАНИЯ 42
3.1. Общие положения 42
3.2. Природные и природно-техногенные процессы 49
3.2.1. Радоноопасность 49
3.2.2. «Глиняный диапиризм» 50
3.2.3. Экзогенные процессы 51
3.3. Выводы к третьей главе 53
ГЛАВА 4. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ОПОЛЗНЕ-
ОПАСНОСТИ СКЛОНОВ 54
4.1. Оползневые процессы 54
4.2. Факторы, определяющие развитие оползней 60
4.3. Оценка оползнеопасности 62
4.4. Механизм оползневого процесса 64
4.4. Выводы к четвертой главе 65
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГЛИН 66
5.1. Инженерно-геологическая характеристика исследуемого оползневого склона левого берега р. Тосна в районе г. Никольское 66
5.2. Влияние влажности на прочностные свойства глинистых грунтов при
одноплоскостном срезе 70
5.3. Оценка изменения коэффициента устойчивости типичного оползневого склона
под влиянием природных факторов 74
5.4. Выводы к пятой главе 80
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81
Список литературы 83
Перечень приложений 87
Приложение А 88
Приложение Б 89
Приложение В 90
Приложение Г 92
Приложение Ж 98
Приложение И 110
Приложение К 119
Приложение Л 120
Актуальность. В геологическом строении Ленинградской области особое место занимают нижнекембрийские глины, которые часто рассматриваются в качестве естественного основания сооружения. При строительстве на глинистых грунтах нередко возникают деформации сооружений, вызванные разуплотнением, набуханием, размоканием.
При инженерно-геологическом изучении глинистых грунтов, помимо привычных физико-механических характеристик, необходимо также учитывать факторы, влияющие на их изменение.
К основным природным факторам, оказывающим влияние на прочностные свойства глин, относятся выветривание и изменение влажности пород. Особое внимание необходимо уделить территории в пределах Предглинтовой низменности, где рассматриваемые нижнекембрийские глины выходят на дневную поверхность и наиболее подвержены влиянию упомянутых факторов.
Опыт строительства и эксплуатации инженерных сооружений в пределах Предглинтовой низменности показывает, что в ряде случаев наблюдается их переход в аварийное, либо предаварийное состояние. Например, построенное жилое сооружение на правом берегу реки Тосна в г.Никольское испытывает деформации в результате развития процесса оползнеобразования. Такая же проблема наблюдается и на левом берегу, где проходит автомобильная дорога, испытывающая разрушение дорожного полотна.
Одной из причин, провоцирующей возникновение подобных оползней, является изменение прочностных свойств глин под влиянием природных факторов. Особенно большое значение имеет изменение влажности в результате обильно снеготаяния или выпадения значительного объема осадков в виде дождей.
Вопросы изменения прочностных характеристик глинистых грунтов от влажности освещались в работах Н.Ф.Зунга, С.Б. Омуралиева и многих других исследователей.
Так как сопротивление грунта сдвигу является одним из важнейших его прочностных параметров, коренным образом определяющим устойчивость грунтовых масс на склонах, возникает необходимость изучения влияния влажности нижнекембрийских глин на изменение их прочностных свойств.
Цель работы. Оценка влияния влажности и выветрелости на показатели прочностных свойств нижнекембрийских глин Ленинградской области.
Основные задачи исследований
1. Анализ формирования и распространения нижнекембрийских глин, изучение их физико-механических свойств.
2. Выявление и изучение природных факторов, влияющих на изменение физико-механических свойств глинистых грунтов.
3. Организация и осуществление полевых работ, сопровождающихся рекогносцировочным исследованием изучаемой территории в окрестностях г. Никольское и отбор образцов для дальнейших исследований.
4. Определение прочностных характеристик нижнекембрийских глин методом одноплоскостного среза в лабораторных условиях при различных значениях влажности.
5. Оценка закономерностей изменения прочностных характеристик глин от их влажности на основе результатов, полученных в ходе лабораторных исследований.
6. Определение расчетным методом изменения коэффициента устойчивости типичного оползневого склона при изменении влажности слагающих его глинистых грунтов и получение зависимости между этими характеристиками.
Личный вклад автора заключается в:
• участии в полевых работах, в которые входило рекогносцировочное исследование изучаемой территории и опробование грунтов на оползневом склоне;
• выполнении лабораторных определений физико-механических свойств грунтов;
• проведении экспериментальных исследованиях прочностных свойств глин с целью установления влияния влажности на удельное сцепление и угол внутреннего трения;
• камеральной обработке данных;
• определении закономерности изменения прочностных характеристик глин от их влажности;
• получении зависимости коэффициента устойчивости оползневого склона от влажности грунтов.
Основные методы исследований. Теоретические исследования условий формирования и природы прочности глин, лабораторные определения физикомеханических свойств верхнечетвертичных отложений и нижнекембрийских глин, экспериментальные исследования прочностных свойств, анализ результатов.
Научная новизна
• Теоретическими и экспериментальными исследованиями показана закономерность изменения прочностных характеристик глин от их влажности
• Получена зависимость коэффициента устойчивости от влажности грунта для оползней развивающихся по контакту суглинок-глина.
Структура работы. Выпускная квалификационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения. Объем работы 120 страница машинописного текста, включая 28 рисунков и 8 таблиц, 8 приложений и библиографический список из 52 наименований.
Автор выражает благодарность за постоянную помощь и поддержку на всех этапах подготовки выпускной квалификационной работы научному руководителю к-г.-м.н., С.Б. Бурлуцкому. Отдельную благодарность автор выражает асп. Санкт- Петербургского горного университета Анастасии Голобородько за содействие в проведении полевых и лабораторных работ.
В результате исследований, проведенных в рамках написания выпускной квалификационной работы, которые включали в себя сбор, систематизацию и анализ фондовых и литературных данных, полевые работы, полный комплекс лабораторных исследований, обработку результатов, расчет коэффициента устойчивости, было установлено следующее:
• Сопротивление грунта сдвигу является одним из важнейших его прочностных параметров, коренным образом определяющим устойчивость грунтовых масс на склонах, поэтому возникает необходимость изучения влияния влажности нижнекембрийских глин на изменение их прочностных свойств. В пределах Предглинтовой низменности нижнекембрийские синие глины выходят на дневную поверхность, либо перекрыты маломощным чехлом четвертичных отложений. Следовательно, на этой территории они подлежат более детальному изучению влияния природных факторов на изменение их механических свойств.
• К основным природным факторам, влияющим на изменение прочностных свойств глин, относятся степень выветрелости и сезонная влажность пород.
• Выполненные исследования показали, что верхняя часть разреза нижнекембрийских глин характеризуется повышенной влажностью 3337%, пониженной плотностью 1,79-1,91 т/м3, что свидетельствует о дезинтегрированности и высокой степени разуплотнения. Пониженные показатели сопротивления сдвигу позволяют судить о потере прочности глин и разрушении структурных связей.
• Также было выявлено, 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 30 до 44%, сцепление грунта снижается от 14,4 до 4,9 кПа, угол внутреннего трения уменьшается от 11,8° до 3,8°, иначе говоря при увеличении влажности от 30 до 44% общее сопротивление сдвигу уменьшается более чем в 3 раза.
• Согласно классификации, предложенной В.Д. Ломтадзе, на склонах рек Саблинки и Тосны распространены структурно- пластические оползни.
Наиболее частой причиной развития оползней на склоне р.Тосна и р.Саблинка является наличие в нижней части оползневого разреза пластичных кембрийских глин, в которых происходит накапливание сдвиговых деформаций, провоцировавшие изменение напряженного состояния склона в целом.
• Анализ материалов исследования типичного, для территории исследования, оползневого склона показал, что поверхность скольжения приурочена к границе между четвертичными отложениями и нижнекембрийскими глинами. Расчет коэффициента устойчивости был выполнен с учетом изменения влажности глин, слагающих зону ослабления, от 30 до 44%. Результат вычислений показал, что при достижении влажности глин в районе поверхности скольжения 38% оползневой склон достигает состояния предельного равновесия (п=1 ).
• По результатам расчетов коэффициента устойчивости оползневого склона на левом берегу р. Тосна в районе г. Никольское была установлена эмпирическая зависимость данного параметра от влажности глин, слагающих зону ослабления:
n=0,0014W02-0,1901W()+6,1967 ,
где W0 - влажность грунтов склона.
Содержание магистерской диссертации – АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ НИЖНЕКЕМБРИЙСКИХ ГЛИН В ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Выдержки из магистерской диссертации – АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ НИЖНЕКЕМБРИЙСКИХ ГЛИН В ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
