CC BY
12УДК 502(477.75):624.131.23
Сухорученко С.К., инженер-геолог II категории
Частное предприятие «Институт «КРЫМГИИНТИЗ»
УРАВНЕНИЯ РЕГРЕССИИ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭОЛОВО-
ДЕЛЮВИАЛЬНЫХ ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТОВ РАВНИННОГО КРЫМА
В статье рассматриваются просадочные эолово-делювиальные лёссовые грунты Равнинного Крыма и изменение их физико-механических свойств под воздействием хозяйственной деятельности человека. Приведены регрессионные уравнения зависимости модуля деформации от плотности сухого грунта для лёссовых отложений Равнинного Крыма.
Лёсс, просадочные грунты, физические свойства, модуль деформации, регрессионные уравнения, Равнинный Крым.
Введение.
Начиная с XIX века, равнинная часть Крымского полуострова была признана недостаточно водообеспеченной [1], поэтому надо было искать новые источники воды для нужд человека и полива сельскохозяйственных угодий. Данное направление было реализовано в 60-80-х годах ХХ века с вводом двух очередей Северо-Крымского канала (СКК) в Крыму, что позволило дать воду в такие города, как Феодосия, Керчь, Симферополь и др. населённые пункты Равнинного Крыма и увеличить площадь орошаемых земель. Наряду с этим произошло подтопление территорий возле СКК, что привело к изменению деформационных свойств эолово-делювиальных лёссовых отложений Равнинного Крыма.
1. Цель, задачи, объект, предмет и методика исследования
Цель работы - оценка изменения деформационного состояния просадочных эолово-делювиальных лёссовых отложений Равнинного Крыма при помощи регрессионных уравнений.
Задачи исследования:
- характеристика просадочных свойств лёссовых делювиально-пролювиальных отложений Равнинного Крыма;
- характеристика физических показателей в природных (ПК) и природно-техногенных комплексах (ПТК);
- установления регрессионных уравнений зависимостей между модулем деформации и их физическими характеристиками в ПК и ПТК.
Объектом исследования служат лёссовые суглинки и глины эолово-делювиального происхождения Равнинного Крыма.
Предмет исследования - изменение модуля деформации просадочных лёссовых эолово-делювиальных отложений от их физических характеристик при хозяйственной деятельности человека.
Изучение изменения геологической среды проводились на основе инженерно-геологических и лабораторных методов применяемых в Украине, корреляционного анализа и математических методов.
2. Результаты исследований
Эолово-делювиальные отложения Равнинного Крыма представлены макропористыми лёссовыми суглинками и глинами коричнево-красного, темно-коричневого, коричнево-палевого, светло-коричневого и палевого цвета с ходами землероев. Лёссовые породы имеют вкрапления и пунктуацию гидроокислов марганца, стяжения карбонатов (журавчики), кристаллы и щётки гипса и прослои погребённых почв [2]. Содержание гипса по результатам инженерно-геологическим исследованиям
изменяется от 0,6 до 10,5%. Гранулометрический состав лёссовых отложений характеризуется изменчивым составом: глинистая фракция изменяется от 25 до 50%, пылеватая от 45 до 75% и песчаная от 2 до 20% [3]. Преобладают суглинки (63%) от общего количества определений (5290), всё остальное - это глины. По сравнению с материковой Украиной в Равнинном Крыму в эолово-делювиальных отложениях практически отсутствуют супеси, которые в данной статье не рассматриваются, из-за недостаточного количества определений. Все исследования закономерностей и свойств касались глин и суглинков в ПК (418 и 1523 определений соответственно) и ПТК (848 и 2501).
Просадочные свойства лёссовых пород Равнинного Крыма в ПК и ПТК приведены в табл. 1.
Влияние СКК сказывается не только в подтоплении, но и в уменьшении, из-за замачивания, площадей просадочных грунтов [4, 5], но последующие инженерно-геологические исследования подтвердили сохранения просадочных свойств у деградированных замоченных лёссовых отложений в районах техногенного подтопления. При этом наибольшая просадка - 7,2-12,5см была зафиксирована именно в ПТК (пос. Красногвардейский).
Таблица 1
Относительная просад М очность при нагрузках, Па Начальное просадочное давление, МПа Просадка, см
0,1 0,2 0,3 0,4
0,0010,041 0,0020,063 0,0050,086 0,0060,099 0,004-0,400 0,38-12,5
Для создания регрессионных уравнений модуля деформации от их физических характеристик были проанализированы изменения физических характеристик просадочных лёссовых отложений в ПК и ПТК (табл. 2).
Таблица 2
Средние значения физических характеристик лёссовых отложений Равнинного _Крыма в ПК и ПТК_
Характеристики Значения
ПК ПТК
глины суглинки глины суглинки
Естественная влажность, д. е. 0,187 0,172 0,220 0,219
Влажность на границе текучести, д.е. 0,381 0,321 0,377 0,324
Влажность на границе раскатывания, д. е. 0,188 0,186 0,185 0,178
Число пластичности, б. р. 0,193 0,137 0,192 0,146
Показатель текучести -0,01 -0,10 0,18 0,28
Плотность грунта, г/см3 1,83 1,79 1,95 1,92
Плотность сухого грунта, г/см3 1,54 1,53 1,60 1,57
Плотность частичек грунта, г/см3 2,71 2,70 2,71 2,70
Коэффициент пористости, б.р. 0,766 0,770 0,728 0,729
Пористость, % 43,1 43,2 40,9 41,9
Коэффициент водонасыщения 0,69 0,67 0,92 0,86
В ПТК увеличились значения естественной влажности, плотности, плотности сухого грунта, показателя текучести, коэффициента водонасыщения и уменьшились значения коэффициента пористости и пористости. Наибольшие изменения произошли среди
суглинков, которые в ПТК в среднем по показателю текучести характеризуются, как ту гопластичные.
Создание регрессионных уравнений для лёссовых отложений Равнинного Крыма -это первый опыт получения подобных уравнений. Правда следует отметить, что создание таких уравнений для лёссов Украины существуют и такие регрессионные уравнения приведёны в работе [6].
Для оценки тесноты связи между модулем деформации и их физическими показателями использовано 1448 парных определений из ПК и 2890 - из ПТК (табл. 3).
Из приведённой табл. 3., следует, что достоверные связи между физическими показателями и модулем деформации для ПК и ПТК Равнинного Крыма образуется с плотностью сухого грунта (коэффициент корреляции больше 0,5), а также с плотностью, коэффициентом пористости и пористостью в ПК и с коэффициентом пористости (суглинки) и пористостью (глины) в ПТК.
Таблица 3
Оценка между модулем деформации лёссовых эолово-делювиальных отложений Равнинного Крыма и их физическими показателями при помощи коэффициента _ корреляции__
Физические характеристики ПК ПТК
глины суглинки глины суглинки
Естественная влажность 0,004 0,006 -0,111 -0,103
Влажность на границе текучести 0,042 -0,148 0,101 0,082
Влажность на границе раскатывания 0,051 -0,036 0,064 0,010
Число пластичности 0,015 -0,188 0,064 0,117
Показатель текучести -0,463 -0,151 -0,487 -0,482
Плотность грунта 0,555 0,520 0,485 0,496
Плотность сухого грунта 0,611 0,556 0,576 0,628
Плотность частичек грунта 0,217 -0,036 0,027 0,022
Коэффициент пористости -0,573 -0,559 -0,476 -0,589
Пористость -0,589 -0,559 -0,564 -0,253
Коэффициент водонасыщения -0,101 -0,212 -0,013 -0,052
Для создания регрессионных уравнений была выбрана следующая физическая характеристика - плотность сухого грунта для ПК и ПТК (табл. 4).
В табл. 5 и 6 приведены значения модуля деформации (Е) лёссовых суглинков и глин Равнинного Крыма от плотности сухого грунта (рск) для ПК и ПТК соответственно.
По результатам исследований значения модуля деформации в ПТК, по сравнению с ПК уменьшились у суглинков в 1,05-1,45раза, у глин - 1,08-1,69раза.
Таблица 4
Регрессионные уравнения, которые отражают зависимость между модулем деформации и плотностью сухого грунта лёссовых эолово-делювиальных отложений
Равнинного Крыма в ПК и ПТК
Состояние лёссовых отложений Показатель текучести, 1ь Наименование грунта
Глина Суглинок
Ненарушенные (для ПК) 1ь<0 Е = 42,5рск - 39,9 Е = 52,6рск - 59,7
0<1ь<0,25 Е = 51,9рск - 59,4 Е = 48,6рск - 55,5
0,25<1ь<0,5 Е = 48,3рск - 56,8 Е = 38,1 рск - 44,5
0,5<1ь<0,75 Е = 30,1рСк - 33,8 Е = 27,7рск - 33,1
Нарушенные техногенным влиянием (для ПТК) 1ь<0 Е = 44,2рск - 48,4 Е = 40,1 рск - 44,0
0<1ь<0,25 Е = 44,7рск - 52,2 Е = 42,5рск - 49,8
0,25<1ь<0,5 Е = 32,4рск - 36,6 Е = 34,1 рск - 40,6
0,5<1ь<0,75 Е = 30,4рск - 36,2 Е = 25,1 рск - 30,6
Таблица 5
Значения модуля деформации лёссовых эолово-делювиальных суглинков Равнинного Крыма от плотности сухого грунта для ПК и ПТК_
Состояние лёссовых отложений Показатель текучести, 1ь Плотность сухого грунта
1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3
Ненару шенные (для ПК) 1ь<0 40,2 35,0 29,7 24,5 19,2 13,9 8,7
0<1ь<0,25 36,8 32,0 27,1 22,3 17,4 12,5 7,7
0,25<1ь<0,5 27,9 24,1 20,3 16,5 12,7 8,8 5,0
0,5<1ь<0,75 19,5 16,8 14,0 11,2 8,5 5,7 2,9
Нарушенные техногенным влиянием (для ПТК) 1ь<0 32,2 28,2 24,2 20,2 16,2 12,1 8,1
0<1ь<0,25 31,0 26,7 22,5 18,2 14,0 9,7 5,5
0,25<1ь<0,5 24,2 20,8 17,4 14,0 10,6 7,1 3,7
0,5<!ь<0,75 17,1 14,6 12,1 9,6 7,1 4,5 2,0
Таблица 6
Значения модуля деформации лёссовых эолово-делювиальных глин Равнинного _Крыма от плотности сухого грунта для ПК и ПТК_
Состояние лёссовых отложений Показатель текучести, 1ь Плотность сухого грунта
1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3
Ненару шенные (для ПК) 1ь<0 40,9 36,6 32,4 28,1 23,9 19,6 15,4
0<1ь<0,25 39,2 34,0 28,8 23,6 18,5 13,3 8,1
0,25<1ь<0,5 35,0 30,1 25,3 20,5 15,7 10,8 6,0
0,5<1ь<0,75 23,4 20,4 17,4 14,4 11,4 8,3 5,3
Нарушенные техногенным влиянием (для ПТК) 1ь<0 35,6 31,2 26,7 22,3 17,9 13,7 9,1
0<1ь<0,25 32,7 28,3 23,8 19,3 14,9 10,4 5,9
0,25<1ь<0,5 25,0 21,7 18,5 15,2 12,0 8,8 5,5
0,5<1ь<0,75 21,6 18,5 15,5 12,4 9,4 6,4 3,3
ВЫВОДЫ
1. Среди лёссовых отложений Равнинного Крыма преобладают суглинки (63%), супесчаные отложения для этих отложений не свойственны и практически отсутствуют.
2. Измененные техногенным влиянием лёссовые эолово-делювиальные отложения Равнинного Крыма характеризуются переходом в полутвёрдые (глины) и тугопластичные (суглинки) разновидности по сравнению с неизменёнными этими отложениями (природными), где они характеризуются, как твёрдые.
3. Достоверные связи между модулем деформации и физическими характеристиками наблюдаются с плотностью сухого грунта в меньшей степени с плотностью, коэффициентом пористости и пористостью. С другими физическими характеристиками модуль деформации не образует устойчивых связей.
4. При использовании показателя модуля деформации в замоченном состоянии возможно принимать его значения на два порядка ниже, чем в естественном состоянии, что вытекает из того, что лёссовидные суглинки в ПК характеризуются твёрдым состоянием, а в ПТК тугопластичным.
5. Значения модуля деформации в ПТК после введения в строй СКК уменьшились по сравнению с аналогичными отложениями в ПК у суглинков в 1,05-1,45 раза, у глин в 1,08-1,69раза.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Водное хозяйство Крыма: история развития, современное состояние. -Симферополь: Доля, 2003. - 80с.
2. Державна геолопчна карта Украши масштабу 1:200000, аркушi Ь-36-ХХХУШ (Gвпаторiя), Ь-36-ХХХГУ (Севастополь). Кримська серiя. Пояснювальна записка / [наук. ред. Бшецький С.В.]. - К.: Державна геолопчна служба, Казенне пщприемство «Швденекогеоцентр», УкрДГР1, 2006. - 176с.
3. Палиенко Э.Т., Кошик Ю.А., Чмыхал В.Н., Табес И.В., Леута В.С. Структурно-геоморфологический анализ при выявлении условий четвертинного осадконакопления с целью инженерно-геологического районирования Степного Крыма // Материалы Харьковского отдела Географического общества. Структурная геоморфология, палеогеоморфология и неотектоника. - 1974. - Выпуск ХГ. - С 7276.
4. Альбом проектно-строительного районирования Крыма. - Симферополь: «КРЫМНИИПРОЕКТ», 1985. - 81с.
5. Борейко Л.Г. Теория и методы инженерно-геологической оценки лёссовых пород. -К.: Наукова думка, 1989. - 168с.
6. Розроблення нормативних значень характеристик мщносп та деформованосп грунпв на територп Украши: Зв^ про науково-дослiдну роботу / державне пщприемство «УкрНДПНТВ» / Г.Г. Стрiжельчик, А.В. Дроздов, М.А. 1грунова. -№0109У007535; 1нв. №25016. - Харюв, 2009. - 77с.
УДК 502 (477.75):624.131.22
Сухорученко С.К., инженер-геолог II категории
Частное предприятие «ИНСТИТУТ «КРЫМГИИНТИЗ»
ИЗМЕНЕНИЕ ЭКОЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НАБУХАЮЩИХ НИЖНЕМЕЛОВЫХ ГЛИН КРЫМСКОГО ПРЕДГОРЬЯ В ПРИРОДНЫХ И ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ СИСТЕМАХ
В статье рассмотрены основные природные и техногенные факторы формирования нижнемеловых глин Крымского Предгорья. Впервые приведены количественные показатели ухудшения состояния изучаемых глин в природных и природно-техногенных системах.
Нижнемеловые глины, природные системы, природно-техногенные системы, деформационно-прочностные показатели, набухание.
ВВЕДЕНИЕ
История геологического изучения нижнемеловых глин Крымского Предгорья насчитывает более чем два столетия, но, несмотря на то, что были изучены инженерно-геологические свойства [1] и опасные экзогенные и эндогенные геологические процессы [2-4] для нижнемеловых глин не проводился комплексный анализ с целью оценки влияния природных и техногенных факторов на изменения эколого-геологического состояния глин.
ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, ОБЪЕКТ, ПРЕДМЕТ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Цель работы - оценка состояния нижнемеловых глин Крымского Предгорья под влиянием природных и техногенных факторов.
Задачи исследования:
- установление особенностей формирования инженерно-геологических условий нижнемеловых глин в Крымском Предгорье под влиянием природных факторов;
- анализ особенностей изменения в пространстве и времени основных инженерно-геологических показателей нижнемеловых глин под воздействием природных и техногенных факторов.
