Визначення впливу мікроструктури на фізико-механічні властивості лесових ґрунтів Придніпровського регіону Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Вюник Дншропетровського унiверситету. CepiH: геологiя, географiя. 2016. 24 (1), 125-132. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria geologia, geographia Dnipropetrovsk University Bulletin. Series geology, geography. 2016, 24 (1), 125-132.

doi: 10.15421/111619

http://geology-dnu.dp.ua

УДК 624.131.4

Визначення впливу мжроструктури на ф1зико-мехашчш властивост лесових грунт1в Придн1провського регюну

К. О. Самойлич

Дтпропетровський нацiональний yuieepcumem шет Олеся Гончара, Днiпропетровськ, Украша, e-mail: [email protected]

Мета дослвджень - уведення нових, бшьш сучасних методик для виявлення впливу м1кроструктури на ф1зико-меха-н1чн1 властивост1 лесових Грунт1в Придн1пров'я. Актуальшсть досл1дження полягае у визначенн1 параметр1в мжро-структури дисперсних Грунт1в, як1 впливають на щлу низку властивостей ф1зико-х1м1чного та мехашчного характеру. Досл1джено ф1зичн1 та ф1зико-мехашчш властивост1, виявлено тип мжроструктури найб1льш поширених викопних доф1н1вського (e PIH df), в1тачевського (e Рш vt) та лесових удайського (vd Рш ud), дн1провського (vd Pn dn) Грунт1в м. Дн1пропетровськ. За результатами гранулометричного анал1зу методом «Макроструктура» для кожного з Грунт1в ви-д1лено класиф1кац1йний код, розшифрування якого характеризуе основш параметри м1кроструктури для кожного з Грунт1в. Установлено залежшсть м1ж типом м1кроструктури лесових Грунт1в та ix просадн1стю. Виявлено наявшсть на територй" м. Дн1пропетровськ грунтш агрегованого та зм1шаного типу мжроструктури, для яких характерний крупно-пилуватий зм1шаний та елементарний тип структурноi■ модел1, агрегати складен1 р1зними за розм1ром частинками з переважанням тонкоглинистих i в деяких випадках крупнопилуватих. Ключовг слова: мжроструктура, агрегати, лесовг Грунти, просадковг властивостг.

Determination of influence of the microstructure on the physical and mechanical properties of loess soils in Dnieper region

К.О. Samoilych

Oles Gonchar Dnipropetrovsk National University, Dnepropetrovsk, Ukraine, e-mail: [email protected]

The aim of my work is to identify, study and analyze of the microstructure of loess soils of Dnieper region. The main task of this work is to determine the composition, structure and properties of loess soils of Prydniprovya, according to new experimental technique that has been used previously in Ukraine. This technique allows to make a forecast of changes of granula composition of loess soils due to their degradation. The subject of the research will be microstructure of loesses and the nature of its structural links, the impact of structural changes on the strength and deformation properties of soils. Microstructureof loess sediments and its change during technogenesis is a factor that affects their deformation behavior. The object of the research will be loess soils, which are the most widespread in the zone of influence of man-made buildings in Dnieper region (for example gullies «Tunnelna», «Zustrichna», «Evpatoriyska»). To be the first in Ukraine in introduction of a new method "Microstructure", to determine the particle size distribution of loess soils of Prydniprovya, to determine the structural strength of the soil and its connection with the peculiarities of the microstructure of loess soils in Dnieper region.

Results shown are the properties of loess soil research that was conducted by yourself as part of state budget theme "Experimental determination and prediction of changes in subsidence of properties (degradation) of loess soils by technogenesis". I investigated the physical and physical-mechanical properties, identified of the most common microstructure type of paleo- PIII df, e PIII vt and of loess soils vd P ud, vd PII dn in Dnepropetrovsk. Particular sized is tribution of loess and paleosoils is determined by a pipette of three ways to preparation the soil analysis (dispersed, standard and aggregate). As a result of particle size analysis method "microstructure" was dedicated classification code fo reach soil. His transcript describes is the basic parameters for each of the microstructure of soils. Found that dofinivskyy horizon (e PIII df) is aggregated type of microstructure, vitachivskyy (e PIII vt) - mixed (skeletal-aggregated), and they liy below udayskyy (vd PIII ud) and dneprovskij (vd PII dn) - mixed (aggregatal-skeleted). I revealed the presence of silty the soil mixed with large type and elementary structural model. Aggregates composed of different sized particles with a predominance of fine clay and sometimes coarse silty particles.The dependence between the type of microstructure of loess is the soil and their subsidence. It was found that the type of soils of aggregate subsidence return lower than mixed (aggregatal-skeleted).

Keywords: microstructure, aggregates, loess soils, physical and mechanical properties.

Вступ. Mexa дocлiджeнь - yвeдeння вдвж, бiльш cy-чacниx мexoдик для виявлeння впливу мiкpocxpyкxypи на фiзикo-мexaнiчнi влacтивocтi лecoвиx Гpyнтiв Пpиднiпpoв'я. Biдoбpaжeнo peзyльxaxи caмocxiйнoгo кoмплeкcнoгo дocлiджeння влacтивocтeй лeco-виx Гpyнтiв, щo пpoвoдилocь на бaзi лaбopaтopiï Гpyнxoзнaвcxвa та мexaнiки Гpyнxiв Дepжaвнoгo агентства «Укpaвтoдop» та HДЛ гeoлoгiï, гiдpoгeoлoгiï та гeoiнфopмaxики HДI гeoлoгiï в paмкax дepжбюджexнoï xeми «Екcпepимeнxaльнe визнaчeння та пpoгнoз змiн пpocaдoвиx влacтивocтeй (дeгpaдaцiï) лecoвиx Гpyнxiв пpи тexнoгeнeзi». Об'ект дocлiджeння - диcпepcнi зв'язш Гpyнти, вiдiбpaнi зi cтiнoк зpивy cyчacниx зcyвiв бaлoк Тyнeльнa, Зycтpiчнa, Gвпaтopiйcькa (м. Днiпpoпeтpoвcьк), poзpiзy на вoдoдiлi бaлoк Тyнeльнa та Зycтpiчнa.

Диcпepcнi Гpyнти являють coбoю бaгaтoкoмпo-нeнxнi та бaгaxoфaзнi cиcxeми, cклaдeнi мiнepaльними чacтинкaми, пopи мiж якими загов^т пoвiтpям та вoдoю. Кшькють i poзмip пepвинниx чacтинoк y ipyrnax визначае йoгo пepвиннyдиcпepcнicть. Bтopиннa, aбo пpиpoднa, диcпepcнicть, щo xapa^ тepизyeтьcя мiкpoaгpeгaтним cклaдoм, вpaxoвye в aнaлiзi як пepвиннi, так i втopиннi чacтинки (Ananev, 2005). Ha пepвиннy диcпepcнicть ocaдoвиx пopiд значвд впливае ïx мiнepaлoгiчний cклaд. Чим ви-щий вмicт глиниcтиx мiнepaлiв y пopoдi, тим вища ïï диcпepcнicть. Лecoвi Гpyнти - вд диcпepcнi otc-тeми, пocтiйний pyx якж викликае змiни мiцнocтi, вoдoпpoникнocтi, нaбyxaння, плacтичнocтi та iншиx влacтивocтeй, а вci цi влacтивocтi зaлeжaть вiд poз-пoдiлy Гpyнтoвиx фpaкцiй за poзмipoм.

Bизнaчeння гpaнyлoмeтpичнoгo craa^ лecoвиx Гpyнтiв викopиcтoвyexьcя для вишнання бaгaтьox пpaктичниx та тeopeтичниx завдань. Рiзнi пapaмeтpи poзмipy зepнa, таю як мeдiaнний/cepeднiй poзмip зepнa (An et al.,1991; Sun et al., 1998), cпiввiднo-шeння мiж poзмipaми зepнa, вмicт гpyбoзepниcтoï фpaкцiï шиpoкo викopиcxoвyюxьcя для peкoнcxpyкцiï змiни ^матичн^ yмoв чaciв Гpyнxoyтвopeння. Пiд чac iнжeнepнo-гeoлoгiчниx вишукувань пapaмeтpи мiкpocтpyктypи диcпepcниx Гpyнтiв cлyгyють oзнa-кoю лiтoгeнeзy, який впливае на цiлy низку власти-вocтeй фiзикo-xiмiчнoгo та мexaнiчнoгo xapaктepy (Ryaschenko, 2010).

Mатерiали та методи дослщжень. Пepшим мe-тсдом, щo дoзвoлив дocлiдити мiкpocтpyктypнi ocoбливocтi лecoвиx пopiд, був гpaнyлoмeтpичний анал1з, за дoпoмoгoю якoгo oцiнювaли юльккний вмicт мiкpoaгpeгaтiв (Larionov, 1970). Гpaнyлoмeтpичний cклaд на пeвнoмy вiдpiзкy чacy - вeличинa пocтiйнa i змiнюeтьcя тiльки за впливу тpивaлиx opo^^.

Miкpoaгpeгaтний cклaд пopoди нe е гост!йним y чaci чepeз бeзпepepвнe yтвopeння y пopoдi та pyйнyвaння втopинниx чacтинoк.

Baжливa ocoбливicxь cтpyктypи лecoвиx Гpyнxiв - ïï виотка aгpeгoвaнicть, кoли пилyвaтi та глинист! чacтинки yтвopюють iзoмeтpичнi aгpeгaти з poз-мipaми 0,01 - 0,25 мм. Шйбшьш дpiбнoдиcпepcнi чacтинки в лecoвиx пopoдax пepeбyвaють y фopмi мaкpo- та мiкpoaгpeгaтiв, якi poзpiзняютьcя за poз-мipoм, вoдocтiйкicтю та мexaнiчнoю мiцнicтю. Ма-кpo- та мiкpoaгpeгaти виникають та poзпaдaютьcя за того чи iншoгo впливу на фунт (poзтиpaння, змiнa кoнцeнтpaцiï eлeктpoлiтiв та pH cepeдoвищa тoщo). Для визнaчeння кiлькocxi мiкpoaгpeгaxiв значну poль вiдiгpae xapaктep xiмiчнoï, мexaнiчнoï ди на зpaзoк пopoди. Чим iнтeнcивнiший вплив на Гpyнтoвy навь c^, тим бiльший виxiд дpiбнoдиcпepcниx частишк.

Гpaнyлoмexpичний cклaд xapaкxepизye гpaничнy диcпepcнicть, а мiкpoaгpeгaтний вiдoбpaжae cтyпiнь aгpeгyвaння пopoди в дaниx yмoвax, викopиcxoвyючи для xapaктepиcтики cтpyктypнi зв'язки y пopoдi. Cxaндapxнa мexoдикa визнaчeння гpaнyлoмeтpичнoгo cклaдy Гpyнтiв мае icтoтний нeдoлiк: вoнa нe дoзвo-ляе дocягнyти мaкcимaльнoï диcпepгaцiï пepвинниx чacтинoк i ж вpaxoвye ïx пocтiйнoгo динaмiчнoгo пepeтвopeння (Morozov, 1962). Однак, нeзвaжaючи на нeдoлiки, peзyльтaти caмe ^oro мeтoдy гpaнyлo-мeтpичнoгo aнaлiзy е oдними з ocнoвниx xapa^e-prarax, щo дoзвoляють пopiвняти бyдoвy лecoвиx пopiд piзниx peгioнiв.

С. С. Mopoзoв, клacифiкyючи лecoвi Гpyнти за гpaнyлoмeтpичним cклaдoм, виявив, щo в ниx пepeвaжaють пepвиннi пилyвaтi частинки, в тoй чac як y лecoпoдiбниx Гpyнтiв ocнoвними твepди-ми cтpyктypними eлeмeнтaми е aгpeгaти (Morozov, 1962). H. H. Кoмiccapoвa зазначила, щo як ocнoвнi cтpyктypнi eлeмeнти в лecoвиx Гpyнтax виcтyпaють окладго пoбyдoвaнi глoбyляpнi aгpeгaxи (Komissarova, 1977). Раюм iз Miнepвiним А. B. вoни poзглядaли фopмyвaння глoбyляpниx acerará як peзyльтaт кpioгeннoгo poздpoблeння кpиcтaлiчнoro квapцy y пpoцeci нaкoпичeння, xpaнcпopxyвaння та aкyмyляцiï мaтepiaлy, нacтyпнoï aмopфiзaцiï пoвepxнi квapцy та aдcopбцiï на нш з пpиpoдниx вoд, нacичeниx ioнaми Са2+ та HTO,- кapбoнaтнoï oбoлoнки. Глoбyляpнi aгpeгaти cтiйкi вiднocнo вoди cтpyктypними eлe-мeнтaми лecoвиx пopiд, тoж ïx нe вивчають з тoчки зopy впливу ^oca^ocri.

Cтyпiнь aгpeгaтизaцiï зaлeжить вiд кшькюшго cпiввiднoшeння ocнoвниx кoмпoнeнтiв, щo yтвopю-ють Гpyнти - yлaмкoвиx (raap^, пoльoвиx шпaтiв, piзниx пopiд, одюд), глиниcтиx (мoнтмopилoнiтy,

пдрослюди, рщше каолiнiту) та хемогенних (кальциту, iнодi сидериту, рiдше rincy) речовин. Агре-гатизацiя посилюеться з глибиною та корелюеться з ущшьненням породи, зменшенням пориcтоcтi та просадносп (Van, 2011).

Завдяки наявноcтi у лесових грунтах глинястих частинок (0,002 - 0,001 мм) у них може вщбуватись процес самооргашзаци мшроструктури, змicт яко! полягае у самопоновленш (регенераци) зруйновано! механiчною дiею вихщно! структури на мiкрорiвнi (Strokova, Lesovik, Karatsupa, Lyutenko, Yakovlev, 2006).

Мехашчш елементи, особливо в суглинистих та глинистих грунтах, перебувають в агрегованому сташ. В процеci хiмiчноl або мехашчно! обробки до гранулометричного аналiзy руйнуються агрегати й вiдбyваетьcя переведения ушх механiчних еле-ментiв у роздшьночастинковий стан. Механiчний вплив виконуеться шляхом розтирання, кип'ятiния, збовтування грунту. Хiмiчний вплив полягае у замш поглинутих двовалентних катiонiв (Са2+ та Mg2+) на одновалентнi (Na+, Li+, NH4+), якi мають великi пдратш оболонки, що спричинюе диспергування грунту. За ще! пiдготовки вiдбyваетьcя найбшьш глибока змiна складу грунту, деяю його cкладовi частини розчиняються i не можуть бути врахованi в гранулометричному аналiзi, тому хiмiчиy тдготовку застосовують в особливих випадках.

Завдяки комбшованш ди вапнякового цементу та зв'язано! глини, що складають леcовi грунти, вони потрапляють до категорп грyнтiв iз мiжзерновими зв'язками (Koliji, Vulliet,Laloui 2010). Муньез-Кас-тельбланко, дослщжуючи РЕМ-зшмки лесових грунпв пicля нагнгтання ртyтi у поровий проcтiр тд тиском, помiтив, що опiр мшроструктури неодиорiдний, через неправильну позицiю глинистих агрегапв. Просадки вiд змочування вщбуваються у тих областях, де е чисп зерна з великими порами коло них. Зони, в яких пористють навколо агрегатiв заповнена гли-нистими частинками, бiльш cтiйкi й локально менш чyтливi до просадок (Munoz-Castelblanco, Pereira, Delage,Cui, 2012).

Структуры зв'язки у вологих дисперсних грунтах мають бшьш складний характер тому, що по-руч iз молекулярними силами тяжшня виявляються розклинювальш сили тяжiння гiдратних оболонок навколо твердих мiнеральних частинок, якi направ-ленi протилежно молекулярним силам. Крiм того, виникають сили взаемоди юнно-електростатичного характеру. Тому у вологих тонкодисперсних грунтах icнyе молекyлярно-iонно-електроcтатичний зв'язок. В. Т. Трофiмов зазначив, що у природних масивах

у процеci переходу лесових порщ у водонасиче-ний стан утворюються потyжиi оболонки зв'язано! води, легко руйнуються неводостшю агрегати, з якими пов'язують провальну просадшсть. У разi тривалого зволоження з плином часу вщбуваеться розпад водостшких агрегатiв, що зумовлюе упо-вшьнеш пicляпроcадковi деформаци лесових товщ (Trofimov, 1999).

На регiональномy рiвнi вже проводились ви-значення впливу мшрострукутри на проcаднicть лесових грyнтiв (Часовсюх В. А. та iн.). Проте вони видшяли загальний тип мшроструктури, для визначеного населеного пункту, не враховуючи осо-бливостей, притаманних геолопчним горизонтам, що складали лесову товщу цього мicця. Доcлiдники видiлили агрегативну, зернисту та зернисто-агрега-тивну мтроструктури. Агрегативна мiкроcтрyктyра здатна до повшьного доyщiльнення при cприяннi води. Просадка проявляеться спокшно, у перший момент спостертаеться набyханнягрyнтiв, а потiм уже починаеться безпоcереднiй розвиток просадкових проце^. У чаci вiн вiдбyваетьcя вщносно рiвномiрно, величина просадкових деформацiй вщ власно! ваги грyитiв незначна. Цей тип мтроструктури властивий для лесових грунта м. Днiпропетровcьк. Загальний вмют глинистих мiнералiв у зерниcтiй мiкроcтрyктyрi менший, нiж в агрегативнiй. Грунти мають хорошу несну здатнicть за умови мало! вологосп (менше 12 - 14 %), однак за ди води виникають проcадковi деформаци та руйнування структури через неводо-cтiйкicть. Процес проciдання вiдбyваетьcя з великими швидкостями i мае кшцеву величину, у багато разiв вищу за просадку грyнтiв агрегативного типу (переважае у м. Ншополь). У зернисто-агрегативнш (промiжнiй) мiкроcтрyктyрi просадка вщбуваеться бiльш iнтенcивно, нiж в агрегативнш, i менш iнтен-сивно, шж у зерниcтiй (м. Запорiжжя) (Chasovskih, Gagarin, Lyubich, Abyizov, Petrov, 1974).

Змша мiкроcтрyктyри грyнтiв у процеа дефор-мування полягае в розпадi агрегатiв грyнтiв, змiщенi та перекомпановщ частинок, !х переорiентацil та у розвитку дефекпв структури - розривiв та по-рушень зв'язюв у каркаci грyнтiв та утворення мкротрщи^Х^Ьу Zaretskiy, Maksimyak, Pekarskaya, 1972). I. В. Карелша та ш. доcлiджyвали методи усунення просадкових властивостей лесово! осно-ви та тдвищення ll мiцноcних та деформацiйних характеристик. Автори дшшли виcновкiв, що за дп динамiчних навантажень вiдбyваетьcя максимальне зближення частинок грунту, що супроводжуеться процесом часткового чи повного руйнування агрегапв та мiкроагрегатiв (Karelina, Gumirov, Markin,

Глибина залягання, м

Ш fi"

Я "в Я'

Я w

ft ^ H tí

Я Я

со ^

S s

I 3

о к

я <3

° и

о ° о\ §

M 2

я

о £

•в ft -1

о

Cd

s

^ 5

g

11

о р

а я

я р

я 5.

tu С

я ^

* I

ä н

и О

5 fe

2 § 1-5

Л

v; н-)

3 g

cd

% Й тЗ Я

а ft о о

Н Cd

s й

s hS s V

О ft

u>

- ^ и

a

S g h

н 1-1 p

£

о о

^ Я

К р

я

о ■

о

й ft

_ и a g

я d

и ^

►Э н

- ' M

о

й ft

а

w 2

i

н 5'

к> д

2 3 2 §

я о

« w

я £'

я "§

ы й W

ё I s

и í S

Я ® ^

5-3 В

Я я ^

S О о

5 и Й

ft й

S g о

ü I s

2 о ™

о w 2

" g I

3

ft s

•в s

2 S

Cd ft

P

•3

ft §

w

то. о

S g ft g*

H'

a о я н

я "3 « »

"О и

О ^

►о M M w

ft H •в я i

» X

я P яс Й

w

g p

а

я #

О M

S s

СЯ tr*

m

а рг о

и> w" H •в №

О

g

р

2 § Я s

о "

0 V ° о

01 н й О

я ^

ю о о ю

О

й

g

я о Я

S

Р —

сг Я О

—

сг §

о H

Глибина залягання, м

со Е'

и а

ft Я

Я S

о g

§ 3

i-t

'"Ö го

^ е

со н

пpocaднocтi лecoвиx та викoпниx Гpyиxiв, 200 визна-чeиь гpaиyлoмexpичиoгo cклaдy з piзними cпocoбaми пiдгoтoвки дo анатзу. Koмплeкc дocлiджeнь вклю-чае в ceбe визнaчeння фiзичниx, фiзикo-мexaнiчниx влacтивocтeй Гpyнтiв.

Hижчe нaвeдeнo peзyльтaти дocлiджeнь д> лянки, poзтaшoвaнoï на вoдoдiлi бaлoк Tyнeльнa та Зycтpiчнa, дe пpoвoдилиcь iнжeнepнo-гeoлoгiчнi вишукування для визнaчeння пpичин пpocaднocтi 12-пoвepxoвoï бyдiвлi. Bi^pa^ зpaзки дoфiнiв-cькoгo (ePjjj df), вiтaчiвcькoгo (e Рш vt), удажьюго (vd PIII ud) та днiпpoвcькoгo (vd PII dn) гopизoнтiв.

Гpaнyлoмeтpичний cклaд лecoвиx та викoпниx фунта визначали мeтoдoм пiпeтки з тpьoмa oto-coбaми пiдгoтoвки Гpyнтiв дo aнaлiзy (диcпepcнa, cтaндapтнa та г^гатна) (Mokritskaya, Ryaschenko, Akulova, Samoylich, 2013; Ryaschenko, Shestopalov, Akulova, Mokritskaya, Samoylich, 2014; Ryaschenko, 2010). За мeтoдикoю (Koval, 2001) ^бу^вата ric-тофами poзпoдiлy вiдcoткoвoгo вмicтy фpaкцiй тpьoмa cпocoбaми пiдгoтoвки пo глибинi. Poзпo-дiл на гopизoнти пpийняли yмoвнo, маючи за мeтy нaoчнo вiдoбpaзити piзницю пo виxoдy чacтинoк вiдпoвiднoгo poзмipy.

За диcпepcнoï пiдгoтoвки макетмальвд pyйнy-ютьея мiкpoaгpeгaxи i збшьшуетьея вiдcoxкoвий вмicx фpaкцiй poзмipaми < 0,001 мм, 0,001 - 0,002 мм, 0,002 - 0,005 мм, 0,005 - 0,01 мм. За aгpeгaтнoï подготовки зpyйнoвaнi тшьки вoдoнecтiйкi aгpeгaти, тoж макот-мальний вмют мають фpaкцiï poзмipoм 0,05 - 0,25 мм та 0,25 - 0,5 мм. За cтaндapтнoï шдготовки ^o-xoдиxь чacxкoвий poзпaд мiкpoaгpeгaxiв, пepeвaжиий вмicт тaкoж мають фpaкцiï poзмipoм 0,05 - 0,25 мм та 0,25 - 0,5 мм, ^oto вмют тoнкoдиcпepcниx ча-стивдк тpoxи бiльший, нiж за a^era^o!' пiдroтoвки. Bмicx кpyпниx фpaкцiй пocтyпoвo змeншyexьcя знизу вropy пo poзpiзy (i вiдпoвiднo зpocтae вмicт дpiбниx чacтинoк). Цeй факт cвiдчить ^o пocлaблeння гiдpoдинaмiчнoï aктивнocтi з чашм ïï фopмyвaння. Toж для визнaчeння чacткoвoro/пoвнoro pyйнyвaння aгpeгaтiв та мiкpoaгpeгaтiв peкoмeндoвaнo пpoвo-дити гpaнyлoмeтpичний aнaлiз тpьoмa cпocoбaми пiдгoтoвки зpaзкiв.

Peзyльтaти пpoвeдeниx лaбopaxopниx дocлiджeнь иaвeдeиo нижчe. За peзyльxaxaми гpaиyлoмexpичиoro aнaлiзy мeтoдoм «Miкpocтpyктypa» для кoжнoгo з фунта видiлeнo клacифiкaцiйний кoд, poзшифpy-вання якoro xapaктepизye ocнoвнi пapaмeтpи мiкpo-cтpyктypи для кoжиoro з ipymib (Ryaschenko, 2010).

Для зaпиcy гаду мiкpocтpyктypи викopиcтoвy-ють тaкi пoзнaчeння: M9- загальний вмicт гpyбo- та

romonraMcrax чacтинoк (< 0,002 мм) за даними cтaндapтнoï гpaнyлoмeтpiï; M11 - загальна кiлькicть кpyпнo- та дpiбнoпилyвaтиx чacтинoк (0,05 - 0,002 мм) за даними cтaндapтнoï гpaнyлoмeтpiï; А - загальна кшькють aгpeгaтiв; A1-5 - кiлькicть a^era™, poзмipoм 1,00-0,25; 0,25-0,05; 0,05 - 0,01; 0,01 - 0,002; 0,002 - 0,001 мм; M2A - M6A - кшькють чacтинoк y cклaдi aгpeгaтiв, poзpaxoвaнa для фpaкцiй 1,00

- 0,25; 0,25 - 0,05; 0,05 - 0,01; 0,01 - 0,002; 0,002

- 0,001; < 0,001 мм. F2- F6 - кoeфiцieнти в^шал, poзpaxoвaнi для фpaкцiй 1,00 - 0,25; 0,25 - 0,05; 0,05 - 0,01; 0,01 - 0,002; 0,002 - 0,001; < 0,001 мм; M8 - загальна кшькють (пepвинниx i y отлад a^e-гапв) частишк < 0,002 мм.

Дoфiнiвcький roproorn (e PrII df), глибина вiдбopy пpoби 2,0 м, пpeдcтaвлeний cyглинкaми cipyвaтo-кo-pичнeвoro кoльopy, лeгкими, мюцями пiщaниcтими. Пpиpoднa вoлoгicть 11 - 20 %, чиcлo плacтичнocтi 9 ч. oд., щiльнicть Гpyнтy 1,45 - 1,60 г^м3, щшь-нють Гpyнтoвиx чacтинoк - 2,55 г^м3. Koeфiцieнт нeoднopiднocтi за диcпepcнoï шдготовки - 60; за aгpeгaтнoï - 2,5; за cтaндapтнoï - 35,8.

M93,04 Mu46,32 А 50,28 [A26,59 A343,68] M4A11,62 F420,86 M5A3,38 F539,9 M6A35,27 F66,58 M8 43,39.

Poзшифpoвкa. Cyглииoк пилуватий, мiкpocxpyк-т-ypa - aгpeгaтивнa, тип cтpyктypнoï мoдeлi кpyпнo-пилувата (пepeвaжaють кpyпнoпилyвaтi cтpyктypнi eлeмeнти) змiшaнa. Агpeгaти cклaдaютьcя з тонш-глиняcтиx (F66,58) i дpiбнoпилyвaтиx (F420,86), y мeншoмy cxyпeнi - гpyбoглиняcтиx (F539,9) чacxинoк. Peaльнa глиняcтicть cyглинкiв 43,39 % за paxyнoк aгpeгaтивнoï мiкpocтpyктypи.

Bixaчiвcький гopизoиx (e PIII vt), глибина вiдбopy 3,0 м - cyглинки cвiтлo-бypo-кopичнeвi з чepвoним вiдтiнкoм. Пpиpoднa вoлoгicть 15 - 17 %, чиcлo плacтичнocтi 7 ч. oд., щiльнicть Гpyнтy 1,79 г^м3, щiльнicть Гpyнтoвиx чacтинoк - 2,64 г^м3. Koeфiцi-ент нeoднopiднocтi за диcпepcнoï пiдгoтoвки - 27; за aгpeгaтнoï - 2,35; за cтaндapтнoï - 46,94.

M92,02 M1130,77 А 28,17 [A45,40 A5 2,58 A6 20,19] M3A 25,93 F3 71,55 M2A 2,24 F2 92,12 M8 26,41.

Poзшифpoвкa. Cyглинoк пилуватий, мiкpo-cтpyктypa - cкeлeтнo-aгpeгoвaнa, тип cтpyктypнoï мoдeлi кpyпнoпилyвaтa (пepeвaжaють кpyпнoпилy-вaтi cтpyктypнi eлeмeнти) eлeмeнтapнa. Агpeгaти cклaдaютьcя з кpyпнoпилyвaтиx чacтинoк (F371,55). Peaльнa глиняcтicть cyглинкiв 26,41 % за paxyнoк cкeлeтнo-aгpeгoвaнoï мiкpocтpyктypи.

Удажький гopизoнт (vd PIII ud), глибина вщ-бopy 4,0 м - лecoпoдiбний cyпicoк cвiтлo-пaлeвий, лeгкий, вапняшвистий. Пpиpoднa вoлoгicть 13 %,

чиcлo пластичшст 4 ч. oд., щшьшсть гpyнтy 1,79 г/ см3, щшьшсть фунтов^ чacтинoк - 2,63 г/см3. Ko-eфiцieнт нeoднopiднocтi за диcпepcнoï пiдгoтoвки - 21,3; за a^erareo!' - 1,9; за cтaндapтнoï - 34,15.

М92,15 М1118,93 А 21,11 [A2 9,82 A311,29] M4A 1,96 F460,43 M5A2,10 F531,05 M6A17,04 F62,90 M820,60.

Poзшифpoвкa. Сyпicoк пилyвaтий, мiкpocтpyк-т-ypa - aгpeгaтивиo-cкeлeтиa, тип cтpyктypнoï мoдeлi кpyпнoпилyвaтa (пepeвaжaють кpyпнoпилyвaтi cxpyR-тypнi eлeмeнти) змiшaнa. Агpeгaти складаються з тoнкoглиняcтиx (F6 2,90) i гpyбoглиняcтиx (F531,05), y мeншoмy стушт -дpiбнoпилyвaтиx (F460,43). Peaльнa глиняcтicть суглинюв 20,60 % за paxyнoк aгpeгaтивнo-cкeлeтнoï мiкpocтpyктypи.

Днiпpoвcький гopизoнт (vd Pn dn), глибина вщ-бopy 6,8 м - лecoпoдiбний cyпicoк, жoвтo-пaлeвий. лeгкий, вaпнякoвиcтий. Пpиpoднa вoлoгicть 6 - 7 %, чиcлo пластичшст 6 - 7 ч. oд., щiльнicть гpyнтy 1,75 г/см3, щшьшсть гpyнтoвиx чacтинoк - 2,55 г/ см3. Koeфiцieит иeoдиopiдиocтi за диcпepcнoï шдго-тoвки - 20; за aгpeгaтнoï - 1,75; за cтaндapтнoï - 29.

М94,17 М1147,29 А 21,09 [A26,69 A314,40] M4A2,24 F456,91 M5A 3,90 F531,66 M6A14,95 F66,30 M821,65.

Poзшифpoвкa. Сyпicoк пилyвaтий, мiкpocтpyк-т-ypa - aгpeгaтивиo-cкeлeтиa, тип cтpyктypнoï мoдeлi кpyпнoпилyвaтa (пepeвaжaють кpyпнoпилyвaтi cxpyR-тypиi eлeмeити) eлeмeитapиa. Агpeгaти складаються з TOmonm^crax (F6 6,3) i гpyбoглиняcтиx (F531,66), y мeншoмy стуши -дpiбнoпилyвaтиx (F456,91) час-тинoк. Peaльнa глиняcтicть cyглинкiв 21,65 % за paxyнoк aгpeгaтивнo-cкeлeтнoï мiкpocтpyктypи.

Тэж за peзyльтaтaми гpaнyлoмeтpичнoгo ана-лiзy фун™ вoдoдiлy бaлoк Тyнeльнa та Зycтpiчнa мeтoдoм «Мiкpocтpyктypa» видiлeнo класифшацш-ний гад, poзшифpoвкa якoгo xapaктepизye ocнoвнi пapaмeтpи мiкpocтpyктypи для кoжнoгo з фунпв. Дoфiиiвcький гopизoит (e Рш df) мае aгpeгoвaиий тип мiкpocтpyктypи, вiтaчiвcький (e Р vt) - змшаний (cкeлeтиo-aгpeгoвaиий), а иижчeзaлягaючi удайський (vd Рш ud) i днiпpoвcький (vd Рп dn) - змшаний (aгpeгoвaиo-cкeлeтиий). Для дocлiджyвaииx гpyитiв xapaктepний кpyпнoпилyвaтий змiшaний (e PIII df, e Piii vt, vd Piii ud) та eлeмeнтapний (vd Рп dn) типи cтpyктypнoï мoдeлi, acerara cклaдeнi piзними за poзмipoм частинками з пepeвaжaнням тoнкoглиняc-тиx (e Рш df, vd Piii ud, vd Pii dn) i в дeякиx випaдкax кpyпнoпилyвaтиx (e Рш vt).

1з pиcyнкa 2 виднo, щo загальна кiлькicть aгpeгaтiв та частивдк (пepвииииx i в cклaдi aгpeгaтiв) iз глибинoю змeншyeтьcя. Загальний вмют ^уп-нo- та дpiбнoпилyвaтиx чacтинoк (0,05 - 0,002 мм)

Рис. 2. Poзпoдiл зaгaльнoï кшьюсл aгpeгaтiв та чacтинoк no глибиш. Вмicт кpyпнo- та дpiбнoпилyвaтиx частинсж (0,05 - 0,002 мм)

■- загальна кшькють агрегата; - загальна кшькють частинок (первинних i в склад1 агрегапв); -i- - загальний вм1ст кpyпнo- та дpiбнoпилyвaтиx чacтинoк (0,05 - 0,002 мм) за даними cтaндapтнoï гpaнyлoмeтpiï

тeж змeншyeтьcя з глибинoю, пpoтe пoчинae cвoe збiльшeиия для диiпpoвcькoгo гopизoнтy. Для e Р df та vd Pii dn фунпв xapaктepнi бiльш виcoкий вмicт кpyпнo- та дpiбнoпилyвaтиx чacтинoк (0,05 - 0,002 мм), а pyйнyвaння частишк caмe цьoгo poзмipy cкopiшe за в^ е пpичинoю знaчниx пpocaдкoвиx дeфopмaцiй.

У кoмпpeciйииx npилaдax си^ми «Пдpoпpoeкт» за мeтoдикoю <^ox ^hemx» визнaчeнo xapaRiep^-тики пpocaдиocтi ^унив для мoиoлiтiв иeпopyшeиoï cтpyктypи в iнтepвaлi нaвaнтaжeнь 0,05 - 0,6 МПа. (Samoylich, 2015).

За peзyльтaтaми кoмпpeciйииx випpoбyвaиь для гpyнтiв aгpeгoвaнoгo (e Piii df) та aгpeгoвaнo-cкeлeт-нoгo (vd Pii dn) тишв мiкpocтpyктypи пoбyдoвaнс rpac|)ÍK залсжносп коефщента просадност1 в1д тиску ev/ = f(P) (рис.3).

Процес ущшьнення грунт1в агрегованого типу мiкpocтpyктypи иа дiляицi А - А' вщбуваеться лiиiй-нo, на дшянщ А' - А'' cпocтepiгaeтьcя нepiвнoмipнe зaтyxaння. Цe мoжe бути с^ичиш^ pyйнyвaнням aгpeгaтiв poзмipoм 0,25 - 0,05 мм за ди ^антн^ иaвaитaжeиь. Пpoцec yщiльиeиня ^унив змiшaиoгс (aгpeгoвaнo-cкeлeтнoгo) типу мiкpocтpyктypи вщ-буваеться лiнiйнo, cтpiмкo, на вcьoмy iнтepвaлi на-вaитaжeиь, бeз зaтyxaння. Гpyити aгpeгoвaиoгo типу мають мeншi пoкaзники пpocaднocтi, нiж змiшaнo-

го (агреговано-скелетного). Для e Рш df та vd Pn dn Грунпв характерний бiльш високий bmîct крупнота дрiбнопилуватих частинок (0,05 - 0,002 мм), а руйнування частинок саме цього роз!шру скорше за все е причиною значних просадкових деформащй.

Р. МПа

0.1 0 : 03 04 0 5 0 6 0.7

Рис. 3. Графпс залежносп коефпцента просадносп вад тиску = f (Р) для грунт1в агрегованого (е Рш df) та агреговано-скелетного (vd Р dn) типу мпсроструктури забудовано! територи водод1лу

Висновки. Отже, у процеci доcлiджения мжрострук-тури лесових та викопних грунпв Приднiпровcького репону отримано класиф1кацшш коди мжроструктури, за якими встановлено, що дофшвський горизонт (e PIn df) мае агрегований тип мiкроcтрyктyри, вiтачiвcький (e PIII vt) - змшаний (скелетно-агре-гований), а нижчезалягаючi удайський (vd Pm ud) i днiпровcький (vd PII dn) - змшаний (агреговано-скелетний). Грунти агрегованого типу мають меншi показники проcадноcтi, шж змiшаного (агреговано-скелетного).

Результати доcлiджень показали, що тип мшроструктури впливае на просаднють лесових вiдкладiв. На даному етат доcлiджень одержанi висновки не суперечать вiдомим раиiше результатам, тому виршено продовжити доcлiдження грануло-метричного складу, щоб у подальшому з'явилась можливють застосовувати данi гранулометричного аналiзy як прогнознi характеристики властивостей лесових грунпв.

Бiблiографiчнi посилання

An, Z.S., Kukla, G., Porter, S.C., Xiao, J.L., 1991. Late

Quaternary dust flow on the Chinese Loess Plateau.

Catena 18, 125-132.

Ananev, VP., Potapov, A.D., 2005. Inzhenernaya geologiya: Ucheb. dlya stroit. spets. vuzov [Engineering geology : Proc . for the building . specialist. universities]. M .: Higherwksc. (in Russian) Chasovskih, V. A., Gagarin, P. A., Lyubich, L.G., Abyizov, A.G., Petrov, O.B., 1974. Strukturnyie osobennosti lessovyih Gruntov i uprochnenie ih v rezultate uplotneniya. [The structural features of loess soils and strength eningthemas a result of compaction]. Questions Hydrogeology and Engineering Geology of Ukraine. Geotechnical and hydrological forecasts. Publishing house «Budivelnik», Kiev. 18 - 19 (in Russian) Chmshkyan, A.V., 2012. Sovershenstvovanie metodov rascheta prosadochnyih deformatsiy [Perfection of methods of calculation of subsidence deformation] Engineers Don Gazette Issue number 4-2, volume 23. (in Russian) Karelina, I.V., Gumirov, M.A., Markin, V.B., 2009. Izmenenie mikrostruktury lessovykh gruntov pod vozdejstviem dinamicheskikh nagruzok [Changing the microstructure of clayey soils under load] Journal "Mining" 3, p. 43. (in Russian)

Kemp, R.A., 1999. Micromorphology of loess-paleosol sequences: arecord of paleoenvironmental change. Catena 35, 181-198.

Koliji, A., Vulliet, L., Laloui, L., 2010. Structural characterization of unsaturated aggregated soil. Canadian Geotechnical Journal 47 (3). 297 - 311. Komissarova, N.N., 1977. Formirovanie strukturyi I teksturyi prosadochnyih lessovyih porod (na primere Minusin-skogo mezhgornogo progiba) [Formation of structure and texture of subsidence of loess rocks (for example, Minusinsk intermontanetroughs)] Abstract. Dis. Cand.G.-Min. Sciences. - M.: MSU, 1977. - 26 p. (in Russian) Koval, S.A., 2001. Kompyuternaya obrabotka rezultatov granu-lometricheskogo analiza psammitov I ih genetieskaya interpritatsiya [Computer processing of the results particle size analysis psammitov and their genetic interpretation] Vestnik SSU Ser. Geology, 12. (in Russian) Mokritskaya, T.P., Ryaschenko, T.G., Akulova, V. V., Samoylich, K.A., 2013. Mikrostruktura lessovyih otlozheniy Srednego Pridneprovya na primere dneprovskogo gorizonta (g. Dnepropetrovsk) [The microstructure loessial deposits on the example of the Middle Dnieper Dnieper horizon (Dnepropetrovsk)] Problems and experience of engineering protection of urban areas and the preservation of heritage interms of geoecological risk: Proceedings of the International Scientific Conference. C K.: Phoenix, 227 - 230. (in Russian) Morozov,S.S., 1962. Izmenenie v sostave i svoistvah lessovih porod v zavisimosti ot nahozhdeniya v razlichnih prirod-nih zonah [Changes in the composition and properties of loess rocks, depending on location invarious natural zones] Bulletin MSU. Ser. Geology, 4. - S.13 - 24.(in Russian)

Munoz-Castelblanco J. A., J. M. Pereira, P. Delage and Y. J. Cui, 2012. The water retention properties of a natural

unsaturated loess from Northern France. Géotechnique, 62 (2), 95 - 106.

Osipova, M.A., 2007 Analiz izmeneniya strukturnoy proch-nosti lessovyih Gruntov Priobskogo plato v zavisimosti ot koeffitsienta poristosti pri razlichnyih pokazatelyah tekuchesti [Analysis of changes in the structural strength of loess soils Ob plateau depending on the porosity coefficient at various flow rates] Polzunovsky Bulletin number 1, 2, 75 - 77. (in Russian) Ryaschenko, T.G., 2010. Regionalnoe Gruntovedenie (Vostoch-naya Sibir) [Regional Soil (Eastern Siberia)] Irkutsk: Earth Crust SBRAS.(in Russian) Ryaschenko, T.G., Shestopalov, V.M., Akulova, V.V, Mokritskaya, T.P., Samoylich, K.A., 2014. Osobennosti mikrostroeniya i fraktalnoy strukturyi lessovyih otlozheniy Srednego Pridneprovya i yugaVostochnoy Sibiri [Feature of the microstructure and the fractal structure of the Middle Dnieper and south of Eastern Siberia loess deposits] Proceedings of the higher educational establishments: Geology and Exploration. 5. 37 - 42.. (in Russian) Samoylych, K.O., 2015. Analiz zminy prosidnykh vlastyvostey lesovykh gruntiv Prydniprovs'koho rehionu [The analysis of subsidence loess soil properties Dnipro region] Proceedings of the Third International Forum of Students and Young Scientists/ed.: M. count.. Polyakov (Chairman) and others. D.: DNU. 442 - 443. (in Ukrainian) Strokova, V.V., Lesovik, R.V, Karatsupa, S.V., Lyutenko, A.O., Yakovlev, E.A., 2006. Mikrostruktura tehnogennyih glinistyih Gruntov, kak factor tehnogennogo litogeneza [Microstructure anthropogenic clay soils, as a factor

Hadiumna do редкonегiï 28.02.2016

of technogenic Lithogenesis] The success of modern natural science number 6, 52 - 54 (in Russian) Sun, Y., Lu, H., An, Z., 2006. Grain size of loess, palaeosol and Red Clay deposits on the ChineseLoess Plateau: Significance for understanding pedogenical teration and palaeomonsoon evolution. Palaeogeography, Palaeocli-matology, Palaeoecology 241. 129 - 138 Sun, D.H., An, Z.S., Shaw, J., Bloemendal, J., Sun, Y.B., 1998.Magnetostratigraphy and paleoclimatic significance of late Tertiary aeolian sequences in the Chinese Loess Plateau. Geophys. J. Int.134, 207 - 212. Trofimov, VT., 1999. Prosadochnost' leyssoviyh porod [The genesis of subsidence of loess rocks] M.: MSU.(in Russian) Van, A.V, 2011. Postsedimentatsionnyie protsessyi v formirovaniy prosadochnyih svoystv lessovyih porod. [Postsedimentary processes in the formation of subsidence properties of loess rocks] Interekspo Geo-Sibiria. 2. (in Russian)

Vyalov, S.S., Zaretskiy, Yu.K., Maksimyak, R.V., Pekarskaya, I.K., 1972. Kinetika strukturnyih deformatsiy i razrusheniya glin [Kinetics of structural deformation and destruction of clays] Inthebook: Proceedings XIII International Conf. soils mechanics and foundation. M. 13 - 23. (in Russian) Wen, L.J., Lu, H.Y., Qiang, X.K., 2005. Changes in grain-size andsedimentation rate of the Neogene Red Clay deposits along the Chinese Loess Plateau and implications for the palaeowindsystem. Sci. China, Ser. D: Earth Sci. 48, 1452-1462.