CC BY
44
Вкник Дшпропетровського унiверситету. CepiH: геологiя, географiя. 24 (2), 2016, 111 - 119. Visnik Dnipropetrovs'kogo universitetu. Seria Geologia, geographia Dnipropetrovsk University Bulletin. Series: geology, geography. 24 (2), 2016, 111 - 119.
Doi: 10.15421/111638 http://geology-dnu.dp.ua
УДК 624.131.4
Змши параметр1в мжроструктури лесових грун^в пщ час фшьтрацй' К. О. Самойлич, Т. П. Мокрицька
Днiпропетровський нацюнальний ymieepcumem шет Олеся Гончара, Днiпро, Украна, kseniya.sam@mail.ru
Щдвищення piiiiiii грунтових вод, передача пост1йних та тимчасових статичних та динам1чних навантажень, змша теплового режиму викликають зм1ни стану грунтового масиву, властивостей грунт1в як у зош повного водонасичення, так i в зон1 аераци. Висока вразливкть структурно-текстурних ознак грунт1в в процеа техногенного впливу сприяе 1"х швидкiй деградаци (Mokritskaya, 2010). Процес деградаци властивостей, структури та стану грун™ лежить в основi суфозшних, просадних та гравiтацiйниx природно-техногенних явищ та потребуе довивчення (Mokritskaya, 2013). Мета дослвдження - визначення змш параметрiв мiкроструктури лесових грутiв у результат фшьтращь Об'ект - еолово-делювiальнi суглинки та супiски, вiдiбранi у балщ бвпаторшська (м. Днiпро). Предмет -вплив фшьтрацй води на зм1ну мiкроструктури грунтiв. Результати дослвджень показали, що найбiльший винос частинок розмiром 0,25 - 0,05 мм спостеркаеться в ePII zv грунтах, переважно виносяться частинки тонкодрiбнопiщаноi■ фракци, якi е своерiдною добавкою до крупнопилувато!" фракци. Виявлено, що на параметри мжроструктури еолово-делювiальниx вiдкладiв фшьтращя води кр1зь породу практично не вплинула, на в1дм1ну в1д елюв!альних вiдкладiв, як1 через 61льший вмкт 1он1в Ca2+ (для ePII zv вш складае 0,6 ммоль/ 100 г грунту) здатш до бшьшого виносу частинок. Можливо, через те, що агрегатний споаб п1дготовки ввдображае зм1ни у к1лькост1 водонестiйкиx агрега™, а вони не ввдбулись, фшьтращя води через породу викликае бшьш складнi перетворення м1кростуктури, н1ж просто винос частинок у нижчезалягаюч! горизонти. Перебудова структури ввдбуваеться на юнному рпяп i саме його ввдображають дисперсний та стандартний способи пвдготовки. Тож для виявлення зм1ни параметр!! м1кроструктури впродовж фшьтрацй" доц1льно використовувати методику "Мжроструктура". У результатi фшьтрацй" протягом дослiджуваного перiоду змiна мжроструктури не ввдбулася, спостереження проводились до стабШзаци винесених частинок, що дозволяе нам вважати щ результати правильними. Knwwei слова: агрегати, мкроструктура, Грунты, фiльтрацiя
Change in the parameters the microstructure of loess soil during filtration K. O. Samoilych, T. P. Mokritskaya
Oles Honchar Dnipropetrovsk National University, Dnipropetrovsk, Ukraine, kseniya.sam@mail.ru
Increasing the level of groundwater of permanent and temporary transfer of static and dynamic loads, changing the thermal regime lead to changes in the state of the soil mass, soil properties as a complete water saturation zone and in the zone of aeration. The high vulnerability of structural and textural characteristics of soils in the man-made impact contributes to their the rapid degradation. Degradation of properties and structure of soil is the basis suffusion, subsidence and gravity of natural and industrial disasters and requires further tostudy (Mokritskaya, 2013). The purpose of research is to determine changes in the parameters of the microstructure of loess soils as a result of filtering. The object is aeolian and deluvian loams and sandy selected in the gully Yevpatorian (Dnipro). The subject is the effect of filtering water to change the microstructure of the soil. The results showed that the biggest removal particles of 0.25 — 0.05 mm observed in e PII zv soils, mostly fine particles are made of finely sand fraction, which is kind of addition to the large silty fractions. Revealed that the microstructure parameters aeolian-diluvial deposits filtering virtually no effect, unlike eluvial deposits, which due to larger content of ions Ca2+ (for e PII zv it is 0.6 mmol/100 g soils) capable of greater particle transfer. Perhaps because the aggregate method of preparation reflects changes in the quantity of unstable water aggregates but it they are not took place, filtering water through rock leads to more complex transformations mikrostukture than just the removal of particles in the lower horizons bedding. The restructuring is to ionic levels and that it reflect the standard and dispersed methods of preparation. Therefore, to identify changes in microstructural parameters for filtering technique should be used "microstructure" (Ryaschenko, 2010). As a result of filtering during the period microstructure change did not take place, the observation was carried out to stabilize the rendered particles allows us to consider these results conditionally correct. Keywords: aggregates, microstructure, loess, filtration.
Вступ. Пщвищення piB^ грунтових вод, передача поснйних та тимчасових статичних та динамiчних навантажень, змiна теплового режиму викликають змiни стану грунтового масиву, властивостей грунпв як у зош повного водонасичення, так i в зош аераци. Висока вpазливiсть структурно-текстурних ознак гpунтiв у процес техногенного впливу спричинюе ix швидку дегpадацiю (Mokritskaya, 2010). Пiд деградащею лесових гpунтiв pозумiють «розлесування: ущшьнення, втрату просадних властивостей, зникнення характерно].' текстури, вилуговування» (Krieger, 1965). Процес деградаци властивостей, структури та стану грунпв лежить в основi суфозшних, просадних та гpавiтацiйниx природно-техногенних явищ та потребуе подальшого вивчення (Mokritskaya, 2013). Мета дослщжень - визначення змш паpаметpiв мiкpостpуктуpи лесових грунпв у pезультатi фшьтраци. Об'ект - вплив фшьтраци води на змшу мiкpостpуктуpи гpунтiв. Предмет - еолово-делювiальнi суглинки та супiски, вщбраш у балцi Gвпатоpiйська (м. Дншро).
Матерiали та методика дослiджень. Мехашзм руху води через дисперсну систему показано таким чином. Фшьтращя води проходить перш за все по найбшьш крупним порах, яю не повшстю зайнятi зв'язаною водою. В порах меншого pозмipу за впливу гравдента напору проходить витискання частини порово. води, що найменше мщно зв'язана зi стiнками пор, через частково звшьнений поровий пpостip вщбуваеться фiльтpацiя води. Через найменшi пори фшьтращя води практично не здшснюеться, або ж дуже мала. (Goldberg, Skvortsov, 1986) За тривалого зволоження в лесових грунтах вщбуваеться процес розчинення та виносу водорозчинних солей (NaCl, Na2SO4, CaCl2, MgSÜ4, MgCl2, NaNOs, NaCOs) (Kirillov, 1962).
Дисперсш грунти являють собою багатокомпонентнi та багатофазш системи, складенi мiнеpальними частинками, пори мiж якими заповненi пов^рям та водою в piзниx видах та станах. Дисперсш утворення юнують у пpиpодi завдяки наявностi тонких мiжфазниx гiдpатниx плiвок на поверхш мiнеpальниx частинок. Гiдpатнi плiвки зумовлюють специфiчнi властивостi дисперсних систем, а саме, здатнють до агрегування та диспергування, пластичнiсть, набухання, стискання та ш. (Osipov, 2013). Усi дисперсш прсью породи складаються з частинок одше. або, частiше за все, декшькох фpакцiй. В обмiнниx процесах гpунтiв переважно беруть участь катюни, вони перебувають у xiмiчному зв'язку з поверхневими молекулами мшеральних частинок. Кожна фракщя мае свою характерну для не. обмшну здатнiсть: 0,25 - 0,005 мм, емшсть обмшу 0,3 ммоль/ 100 г грунту; 0,005 -0,001 мм, емшсть обмшу 15,0 ммоль/ 100 г грунту; 0,001 - 0,00025 мм, емшсть обмiну 37,2 ммоль/ 100 г грунту; 0,00025 мм, емшсть обмшу 69,9 ммоль/ 100 г грунту. Здатш до обмiну катюни мютяться на зовшшнш поверхш частинок, у мiжпакетному пpостоpi кристатчно] реш^ки.
У грунтах бшьш за все розповсюджеш катiони Ca2+, Mg2+, Na+, K+, H+, Al3+, Fe3+, Fe2+, NH44+, Li+. Склад обмiнниx катюшв грае визначну роль у вмюп piзноманiтниx категоpiй води у грунтах, одночасно впливаючи на формування його мшроструктури та мiкpотекстуpи. Утворення потужних оболонок зв'язано. води викликае розпад мшроагрегапв у грунтах. Зменшення оболонок зв'язано. води навколо грунтово. частинки, навпаки, сприяе процесу коагуляц^' частинок, тобто створення мшроагрегапв, а це, у свою чергу, значно впливае на формування мшроструктури.
У присутносп одновалентного катюна Na за шших piвниx умов частинки зв'язують значно бшьшу кiлькiсть води, нiж за присутносп двовалентного катiона Ca2+. №+-катюн пiдсилюе вплив глинистих частинок на властивосп породи, а двовалентнi катюни, навпаки, цей вплив зменшують (Ananiev, 2005). Суттеве значення iонний обмш мае пiд час формування ipигацiйно-гpунтовиx вод за рахунок iнфiльтpацiйниx за малих швидкостей фiльтpацii. Iнфiльтpацiйнi води з рухом у порах порщ зони аерац^' змiнюють свою мiнеpалiзацiю й iонно-сольовий склад за рахунок катюнного обмiну за умов надходження на piвень грунтових вод. Таю ж процеси вiдбуваються в зош шдйому piвня грунтових вод у результап значних фiльтpацiйниx втрат в умовах недостатнього дренажу. Особливо штенсивно катюнний обмiн вiдбуваеться в ^CT^i грунтовий розчин - тверда фаза - коло.дна фаза (Sherstiuk, 2005).
У зош зволоження вщбуваеться значна перебудова структури та змша пористосп гpунтiв. Вода, що надходить у лесовi грунти по активних порах та трщинах, послаблюе та руйнуе неводостiйкi стpуктуpнi зв'язки та мшроагрегати. При цьому piзко зменшуеться капшярний тиск, що таким же чином послаблюе зниження зчеплення мiж частинками грунпв. Одночасно вщбуваеться pуйнацiя неводостшких мезо- та мiкpоагpегатiв, що складають основу неводостiйкоi системи лесових грунпв. У них збершаються пилуватi та дpiбнопiщанi частинки та водостiйкi мшроагрегати. Насичення гpунтiв водою спричинюе швидку втрату структурного зчеплення та зниження кута внутршнього тертя, розмокання та ущшьнення (Voronkevich, 2005).
Численними дослщженнями (Ф. Л. Андрухш, Ю. М. Абелев, А. М. Драншков та îh.) установлено, що саме специфiчна макропориста структура лесових грунпв i витягнутiсть капiлярних каналiв у вертикальному напрямку зумовлюють анiзотропнiсть рiзних властивостей макропористих лесових rрунтiв природно! структури, i особливо фiльтрацiйних властивостей. У вертикальному напрямку для лешв значення коефщента фiльтрацiï в 2,5 - 9 разiв бiльше, шж у горизонтальному. Для лесовидних суглинюв коефiцieнт фiльтрацiï у вертикальному напрямку перевищуе коефiцieнт фiльтрацiï в горизонтальному напрямку в 5 - 30 разiв (Abelev, 1979; Balandin, 1984; Volohov, 1981; Grigirian, 1965; Zareckii, 1967; Kirillov, 1960, Levchenko, 2011). Складшсть проведення експериментальних дослiджень для визначення характеристик проникносп зумовлена тим, що багато видiв макропористих лесових грунпв мiстять легкорозчиннi солi. Крiм того, пiд час руху води крiзь шар лесових макропористих грунпв спостерiгаються процеси суфозiï. Суфозiйнi процеси в макропористих лесових грунтах спостерпаються за певних градieнтiв напору, характерних для даного лесового грунту, i за певного часу руху води ^зь грунт (Levchenko, 2011).
На пiдставi експериментальних дослщжень в умовах тривюного стискання за рiзноманiтних значень навантажень та напрямкiв фiльтрацiï визначено шверсда фiльтрацiйноï анiзотропiï лесiв порiвняно з ïï природним станом. Для лесових грунпв балок Тунельна та Тополина зафшсовано суфозiю з невеликим процентом винесених частинок, найбiльшу активнють вiдмiчено у першi години тсля початку фiльтрацiï. Виявлено, що фракци 0,25 - 0,05 мм, 0,05 - 0,01 мм складають 3/4 вщ усього винесеного матерiалу. Вiдмiчено також змiни макроструктури грунтiв, яю проявлялись в утвореннi порушень, каверн, пустот, видимих зон розпушування. Цшавий висновок про те, що у дослщжуваних грунтах мае мiсце вщрив агрегатiв, а не частинок грунту (Sadovenko, Derevyahyna, 2013).
Водопроникнiсть лесових грунпв Приднiпров'я вивчали в рамках дослщження процесiв iонного обмiну та розчинення - осадження в багатокомпонентних водно-сольових системах в умовах техногенезу (Sherstiuk et al., 2005) за методикою (Bochever, 1979). Через складшсть виготовлення зразка природно1' потужностi моделювання фiзико-хiмiчних процесiв проводили у зразках потужшстю 0,2 м. (Sherstiuk and all, 2005). Завантаження грунту в цилiндр проводили невеликими порщями для випснення повiтря, затисненого у порах породи. Насичення водою кiмнатноï температури вiдбувалось знизу догори. Пiсля повного насичення грунту в цилiндрi встановлювався постiйний рiвень води, який тримався на визначенш вiдмiтцi.
Дослiджуючи юнно-сольовий обмiн, переважнi напрями руху, утворення пустот та суфози, придiляли недостатню увагу змiнам параметрiв мiкроструктури тд час фiльтрацiï води крiзь породу. Змши параметрiв мiкроструктури вiдображають змши гранулометричного складу, вiд якого на пряму залежать пдрогеолопчш властивостi. Гранулометричний аналiз у складi порiд враховуе вмют у них первинних частинок, тобто вмют окремих уламюв кристатв та гiрських порiд. У тонкодисперсних породах разом iз первинними частинками присутш також вториннi, яю утворились у процес з'еднання (злипання) декшькох первинних частинок та формують мшроагрегати частинок. Кiлькiсть i розмiр первинних частинок у грунтах визначае його первинна, або гранична, дисперсшсть. Вторинна, або природна, дисперсшсть, що характеризуеться мшроагрегатним складом, враховуе в аналiзi як первиннi, так i вторинш частинки (Ananev, Potapov, 2005.). Гранулометричний склад характеризуе граничну дисперснiсть, а мшроагрегатний вiдображае ступiнь агрегування породи в даних умовах, використовуючи для характеристики структурш зв'язки у порода Мiкроагрегатний склад породи не постшний у часi, через постiйне утворення у породi та руйнування вторинних частинок. Гранулометричний склад на даному вiдрiзку часу е величиною постшною i змiнюеться тiльки за впливу тривалих процешв.
На первинну дисперсшсть осадових порiд значний вплив мае ix мiнералогiчний склад. Чим вищий вмiст глинистих мiнералiв у пород^ тим вища ïï дисперснiсть. Для дослщжуваних грунтiв виготовленi шлiфи, за якими професор кафедри геологи та розвщки покладiв корисних копалин ДВНЗ НГУ М. В. Рузша описала мшеральний склад. Еолово-делювiальнi суглинки vd Pn ts мають такий склад: кварц + плагюклаз - 62 %; мшроклш — 7 %; бютит (гiдратованнй) - 7 %, серицит - 10 %, пдроокиси затза + вуглисто-глиниста речовина — 5 %; уламковi агрегати карбонатного складу - 7 %. Форма уламюв кутаста (переважае), рiдко — нашвобкатана. Розмiр уламкових частинок вардаеться вiд 0,005 мм до 0,06 мм (до 50 %), одноразове скупчення (стяжшня) карбонату — до 0,6 мм.
У геоморфолопчному вщношенш дослiджувана територiя балки Gвпаторiйська розташована в межах терасованого вододiльного схилу правого берега р. Дншро, глибоко й штенсивно порiзаного яружно-балковою мережею; в швденнш частинi мiста, мiж балками Тунельною та Вiдлогою. Балка
Свпаторшська сформована тривалими екзогенними процесами, початок яких належить до кшця неогену - початку четвертинного перюду. За класифшащею М.Ф. Веклича визначено, що дослщжуваш грунти належать до: тясминських еолово-делювiальних суглинкiв (vdPII ts), дншровських еолово-делювiальних лесоподiбних супiскiв (vdPII dn) та завадiвських елювiальних суглинкiв (ePII zv). У межах балки зафшсовано один водоносний комплекс, складений iз двох водоносних горизонтiв: четвертинного та неогенового. Водоносний горизонт четвертинних вiдкладiв не витриманий за потужшстю, коефщент фшьтрацй грунтiв зони аераци i водовмiсних грунтiв змiнюеться вiд 0,2 до 0,6 м/добу. Завадiвськi суглинки та суглинки i глини мартоноського горизонту е вщносно водонепрохщними шарами (Bogachenko, 2015). Режим водоносного горизонту порушений, живлення вiдбуваеться за рахунок шфшьтрацп атмосферних опадiв, витокiв iз пiдземних комунiкацiй з боку мшрорайону «Сокш», промислових пiдприемств та шдивщуально! забудови вздовж лiвого схилу балки. Розвантажуеться в дно балки, перетшае в нижнiй горизонт неогенових вiдкладiв, а потiм у р. Дншро. За хiмiчним складом вода водоносного горизонту четвертинних лесових вiдкладiв пдрокарбонатно-сульфатна з мiнералiзацiею до 1 г/дм3. Мiж водоносними горизонтами вiдбуваеться перетшання шляхом вертикально! фшьтрацй. Геологiчне вивчення дшянки дослiджень показуе, що вщ руйнаци лесових прошаркiв вiд впливу атмосферних опадiв не захищають вищезалягаючi прошарки глини, тож iз часом матерiал виноситься.
Рис. 1. Агрегатне скупчення карбонату, уламковi зерна кварцу та польового шпату, рiзноорieнтоваш, мжролускуват слюдистi мiнерали. Свiтло прохiдне, нiколi + зб.90. Зразок vd PII ts, балка Gвпаторiйська, 2016
У НДЛ геологи, пдрогеологп та геошформатики в рамках експериментального визначення та прогнозу просадних властивостей (деградаци) лесових грунпв завiдувачка лаборатори Л.О. Носовою провела експериментальне визначення фшьтрацшних властивостей грунпв балки Gвпаторiйська за методикою (БооЬеуег, Ьар8Ып, Orodovskaya, 1979), що описувалась вище. Для аналiзу використовували дистильовану воду. Аналiз проводився на трьох зразках грунпв, якi моделювали процес фшьтрацй води у пластах, потужнють кожного складала 0,2 м. Перед та тсля експерименту були вщбраш зразки грунтiв для визначення параметрiв мiкроструктури кожного з них та аналiзу !х змiни у процеа фшьтрацй.
Визначення параметрiв гранулометричного складу дисперсних лесових грунтiв базуються на методi «Мшроструктура» (Ryaschenko, 2010). Для його реатзацп проводять гранулометричний аналiз методом пiпетки з трьома способами шдготовки грунтiв до нього: стандартний - згiдно з чинним ДСТУ; дисперсний - руйнуеться максимальна кшьюсть агрегатiв, вiдбуваеться фiзико-хiмiчне замщення двовалентних катiонiв кальцiю та магшю, що входять до складу грунпв, на одновалентнi катiони натрiю; агрегатний - руйнуються тiльки водонестiйкi агрегати тд час тривалого збовтування грунту з дистильованою водою протягом 2 годин на струшувачь Саме ця пiдготовка ближче за все вщображае руйнування агрегатiв у природних умовах.
Вiдповiдно до розмiру за результатами аналiзiв, видiляють 6 типiв агрегаив: середньокрупнопiщанi (1,00 - 0,25 мм), тонкодрiбнопiщанi (0,25 - 0,05 мм), крупнопилувап (0,05 -
0,01 мм), дpiбнопилyватi (0,01 - 0,002 мм), грубоглинист (0,002 - 0,001 мм) та тонкоглинисп (< 0,001 мм). Кшькють агpeгатiв визначаеться за загальним вмютом агpeгатiв (сумою коeфiцieнтiв мiкpоагpeгатностi з вiд'eмним знаком). Коeфiцieнт мiкpоагpeгатностi (Кма) для кожно1' фpакцiï визначався як piзниця мiж ïx yмiстом за диспepсною та агpeгатною пiдготовками. За ним можна ощнити стyпiнь агpeгованостi rpyнтiв, визначити кшькють та pозмip агpeгатiв. Якщо Кма з вiд'eмним знаком, то вмют фpакцiï вiдповiдного pозмipy змeншyeться за pаxyнок pyйнyвання цих агpeгатiв. Якщо Кма з додатним знаком, то шд час pyйнyвання вивiльнились частинки мeншого pозмipy та склали «пpибавкy» вiдповiднiй фpакцiï, що можe викликати змши фiзичниx та фiзико-мexанiчниx властивостeй. Ця мeтодика, на вiдмiнy вщ стандаpтноï, вpаxовye такi змiни. Залeжно вiд кiлькостi агpeгатiв видiляються скeлeтний (A < 10), агpeговано-скeлeтний (10 <A < 25), скeлeтно-агpeгований (25 <A < 40) та агpeгований (A> 40) тип мiкpостpyктypи. Тип стpyктypноï модeлi визначаеться за двома показниками: pозмipом стpyктypниx eлeмeнтiв, як пepeважають та коeфiцieнтом eлeмeнтаpностi, що показуе частку пepвинниx частинок у загальнш сyмi стpyктypниx eлeмeнтiв. Результати та ïx aнaлiз. Нижчe показано peзyльтат змiни гpанyломeтpичного складу за piзниx пiдготовок для rpyнтiв пpиpодного стану та пiсля eкспepимeнтального визначeння фiльтpацiйниx паpамeтpiв для eолово-дeлювiального тясминського сушску (pис. 2 а, б). Пюля фiльтpацiï за диспepсноï тдготовки пepepозподiлився вмiст фpакцiй pозмipом 0,05 - 0,001 мм, за агpeгатноï — ^акт^но нiчого нe змшилось, а за стандаpтноï — змeншилась кiлькiсть фpакцiй 0,05 - 0,01 мм, натомють збiльшилась кiлькiсть фpакцiï 0,1 — 0,001 мм. Можливо, чepeз тe, що агpeгатний спошб пiдготовки вiдобpажаe змiни у кшькосп водонeстiйкиx агpeгатiв, а вони ж вiдбyлись, то скоpiш за в^ фiльтpацiя води чepeз поpодy зумовлюе бiльш складнi пepeтвоpeння мiкpостpyктypи, шж пpосто винос частинок у нижчeзалягаючi гоpизонти. Пepeбyдова стpyктypи вiдбyваeться на юнному piвнi i самe його змогли вiдобpазити диспepсний та стандаpтний способи пiдготовки.
За всix шдготовок збiльшився вмiст фpакцiï pозмipом 0,005 - 0,002 мм. Найбшьший вмют глинистих частинок pозмipом < 0,002 мм видшяеться за диспepсноï тдготовки rpyнтiв до гpанyломeтpичного аналiзy, наймeнший - за агpeгатноï. За диспepсноï пiдготовки також видно, що тд час фiльтpацiйниx дослiджeнь змeншилась кшькють глинистих частинок у всix зpазкаx. Пiсля фiльтpацiï пpотягом 7 дiб зникли агpeгати pозмipом 0,25 - 0,05 мм, кшькють яких у ^^одних умовах складала 7,22 %. Натомють yrpmi збiльшилась кiлькiсть агpeгатiв pозмipом 0,05 - 0,01 мм з 8,6 до 24,86 %, та yтвоpилась жзначна кiлькiсть агpeгатiв pозмipом 0,01 - 0,002 мм.
Розподш гранулометричного складу vd P II ts до фшьтраци
Пщготовка: Диспepсна Агpeгатна Cтандаpтна
а
Розподш гранулометричного складу уи Р II шсля фшьтращ!"
л
Пщготовка: Дисперсна Агрегатна Стандартна
б
Рис. 2 - Розподш гранулометричного складу тясминського еолово-делювiального сушску: а - природного стану; б -тсля експериментального визначення фшьтрацшних параметр1в протягом 7 д1б
Таблиця
Параметри мжроструктури дослiджуваних зразкiв___
Стратиграф1чний тип грунтв у<1 Р^ уа рп ап е Рп 7У
Глибина вщбору, м 4,0 5,0 6,0
Параметри мжроструктури Природний стан Фшьтращя Природний Фшьтращя стан Природний стан Фшьтращя
Тип мжроструктури агреговано-скелетна скелетно-агрегована скелетно-агрегована
Тип структурно! модел1 тонко-др1бнопщана елементарна крупнопилувата змшана крупнопилувата змшана
Загальна кшьюсть агрегапв, % 16,9 22,44 29,04 31,08 34,74 38,58
Переважаючий розм1р агрегата, % середньо-крупнотщаш (1,0 - 0,25 мм) 7,3 5,51 1,84 2,8 7,56 11,36
тонко- др1бнопщаш (0,25 - 0,05 мм) 7,81 16,96 24,86 28,88 26,91 27,07
Вмтст первинних тонкодр1бнопщаних частинок 0,25 — 0,05 мм, % 50,09 44,92 41,17 32,73 30,11 7,47
Вмтст первинних крупнопилуватих частинок 0,05 — 0,01 мм, % 28,56 24,04 25,78 22,55 28,35 23,5
Загальний вмгст крупно- та др1бнопилуватих частинок (0,05 — 0,002 мм) за стандартним гранулометричним анал1зом, % 52,55 37,71 58,14 48,24 77,05 45,69
Реальна глинислсть, % 12,89 10,45 20,23 12,64 31,34 17,6
У результат експериментального визначення фшьтрацшних параметрiв вiдбулись такi змiни у мiкроструктурi rрунтiв: типи структурно! моделi та мiкроструктури залишились незмiнними; збшьшилась загальна кiлькiсть агрегатiв; вiдбулись незначш змiни у вiдсотковому вмiстi середньокрупнопщано! та тонкодрiбноmщаноl фракцiй, якi переважно складають агрегати; вмiст первинних тонкодрiбнопiщаних частинок (0,25 — 0,05 мм) зменшився на 10 % в еолово-делювiальних грунтах, та на понад 20 % в елювiальних; загальний вмют крупно- та дрiбнопилуватих частинок (0,05
— 0,002 мм) зменшився приблизно на 10 % в еолово-делювiальних грунтах та приблизно на 30 % в елювiальних. Тож найбшьший винос частинок розмiром 0,25 - 0,05 мм спостериаеться в ePII zv грунтах, переважно виносяться частинки тонкодрiбноmщаноl фракци, якi е своeрiдною добавкою до крупнопилувато! фракци (рис. 3, 4).
Рис. 3. Вмкт частинок ввдповвдного розмiру Грунтiв vd Рп ts, vdPII dn, e /V у природному станi та шсля експериментального визначення фшьтрацшних параметрп!, %
Рис. 4. Кiлькiсть агрегатiв вiдповiдного розмiру Грунтiв vd ts, vdPII dn, e /V у природному станi та шсля експериментального визначення фшьтрацшних параметрiв, %
Тож на параметри мшроструктури еолово-делювiальних вiдкладiв фiльтрацiя практично не вплинула, на вщмшу вiд елювiальних вiдкладiв, що може бути наслщком того, що грунти, якi мають бiльший вмiст iонiв Ca2+ (за результатами хiмiчного аналiзу грунтiв його вмют в ePII zv складае 0,6 ммоль/ 100 г грунту, що уцвiчi бiльше за вмют Ca2+ в еолово-делювiальних грунтах), здатш до бiльшого виносу частинок.
Висновки. Виявлено, що на параметри мшроструктури еолово-делювiальних вiдкладiв фiльтрацiя практично не вплинула, на вщмшу вiд елювiальних вiдкладiв, якi завдяки бiльшому вмюту iонiв Ca2+ (за результатами хiмiчного аналiзу для e PII zv вiн складае 0,6 ммоль/ 100 г грунту)' здатш до бшьшого виносу частинок. Можливо, через те, що агрегатний спошб шдготовки вщображае змiни у кiлькостi водонестiйких агрегапв, а вони не вiдбулись, фшьтращя води через породу викликае бшьш складнi перетворення мiкроструктури, нiж просто винос частинок у нижчезалягакта горизонти. Перебудова структури вiдбуваеться на юнному рiвнi i саме його вщображають дисперсний та стандартний способи шдготовки. Тож для виявлення змiни параметрiв мiкроструктури впродовж фшьтрацп доцiльно використовувати методику «Мшроструктура». У результатi фшьтрацп протягом
дослщжуваного перюду тип мiкроструктури не змшився, спостереження проводились до стабшзаци
винесених частинок, що дозволяе нам вважати ц результати правильними.
Бiблiографiчнi посилання
Abelev Yu., Abelev M., 1979. Osnovi proektyrovanyya y stroytel'stva na prosadochnikh hruntakh. [Basics of designing and constructing on subsiding soils.] M. : Stroyizdat (in Russian).
Ananev, V., Potapov, A., 2005. Inzhenernaya geologiya: Ucheb. dlya stroit. spets. vuzov [Engineering geology : Proc . for the building . specialist. universities] M: Higherwksc (in Russian)
Balandyn, Yu.,, 1984. Fyzyko-mekhanycheskoe sostoyanye lessovikh porod kak kryteryy klassyfytsyrovanyya [Physical and mechanical condition of loess rocks like Crete-ries classification // Classification criteria for dividing the loess in the genus.] M. : Nauka (in Russian).
Bochever, F., Lapshin, N., Orodovskaya, A., 1979. Zashchyta podzemnikh vod ot zahryaznenyya [Protection of groundwater against pollution]. L .: Nedra (in Russian).
Bogachenko, L., Osadcha, L., Prokopenko, T., Sibul, T., 2015. Monitorynh zemel' ta stanu heolohichnoho seredovyshcha balky yevpatoriys'koyi (Dnipropetrovs'k) [Monitoring land that will geological environment of the gually Evpatoriyska (Dnipropetrovs'k) Vysnik Dnipropetrovskogo University. Seriya: Geologiya. Geografiya, 23 (1). 17 - 23 doi: 10.15421-111502 (in Ukrainian).
Goldberg, V., Skvortsov, N., 1986. Pronytsaemost' y fyl'tratsyya v hlynakh [The permeability and filtration in clays] M. : Nedra (in Russian).
Hryhoryan, A., Kulachenok, B., 1965. Polevie yssledovanyya deformatsyy prosadochnoho hrunta pod opitnimy shtampamy [Field studies deformations millet-sedimentary soil under the experimental stamps]. Grounds, foundations and soil mechanics. № 3 (in Russian).
Krieger, N., 1965. Less, eho svoystva y svyaz' s heohrafycheskoy sredoy. [Lesse, its properties and the connection with the geographical environment]. M.: Nauka (in Russian).
Kyryllov, A., 1962. Yssledovanye uplotnyaemosty lessovikh hruntov pry dal'neyshey fyl'tratsyy cherez nykh vodi [Research sealability loess soil at dalneysheyfiltratsii through them water // Engineering geological properties of rocks and methods ihizucheniya]. M. : Publishing House of the USSR Academy of Sciences (in Russian).
Kyryllov, A., 1960. Vlyyanye dlytel'noy fyl'tratsyy na uplotnyaemost' lessovikh hruntov [Effect of long-term filtration compressibility loess soi] Scientific Notes. T. XXIII / MIIVH them. Williams. M. : Kolos (in Russian).
Levchenko, A., 2011. Otchet o nauchno-yssledovatel'skoy rabote osobennosty vzaymodeystvyya osnovanyy y fundamentov na lessovikh prosadochnikh hruntakh, v uslovyyakh nasishchenyya tekhnolohycheskymy y bitovimy stochnimy vodamy [Report on the research work of the peculiarities of interaction of the foundations on loess subsiding soils, in terms of technological and sanitary sewage saturation.] Innovation SEC "Engineer" (in Russian).
Mokritskaya, T., 2010. K voprosu o modelyakh prostranstvennoho raspredelenyya pokazateley svoystv hruntov horodskykh terrytoryy. [On the question of indicators of patterns of spatial distribution of soil properties in urban areas]. Bulletin DNU. Series: Geology. Geography, t.18, 84 - 91 (in Russian).
Mokritskaya, T., 2013. Formyrovanye y evolyutsyya heolohycheskoy sredi Prydneprovskoho promishlennoho rehyona. [Formation and evolution of geological environment Pridneprovsk industrial region]. Dnipropetrovsk, Accent PP (in Russian).
Osypov, V. Y., 2013. Fyzyko-khymycheskaya teoryya еffektyvnikh napryazhenyy v hruntakh [Physico-chemical theory of effective stress in soils] St. Petersburg Publishing House of the Center for Genetic Soil - № 2. 3 - 35 (in Russian)
Ryaschenko, T., 2010. Regionalnoe Gruntovedenie (Vostochnaya Sibir) [Regional Soil (Eastern Siberia)] Irkutsk: Earth Crust SBRAS (in Russian).
Sadovenko, Y., Derevyahyna, N., 2013. Yssledovanye mekhanyzma formyrovanyya erozyonnikh deformatsyy lessovikh porod [Investigation of the mechanism of formation of erosive deformation of loess rocks] Naukovi pratsi UkrNDMI National Academy of Sciences of Ukraine, number 13 (Chastina I), Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013 p. 339 - 345 (in Russian).
Sherstuk N.P. and all., 2005. Zvit pro naukovo-doslidnu robotu doslidzhennya protsesiv ionnogo obminu ta rozcynennya - osadzhennya v bahatokomponentnih vodno-sol'ovykh systemah v umovah
tekhnogenezu. [Report on scientific research studies of ion exchange and dissolution - precipitation in multicomponent water-salt system in technogenesis] DNU, Dnipropetrvsk (in Ukrainian).
Volokhov, V., 1981. Ratsyonal'nie sposobi uplotnenyya lessovikh hruntov zamachyvanyem [Rational methods of sealing loess soils soak] Hydraulic engineering and reclamation . № 12 (in Russian).
Voronkevych, S.D., 2005. Osnovi tekhnycheskoy melyoratsyy hruntov [Fundamentals of technical reclamation of soils.] M. : Science World (in Russian).
Zaretskyy, Yu., 1967. Teoryya konsolydatsyy hruntov [The theory of soil consolidation.] M. : Nauka, 1967 (in Russian).
Hadiuwna do редmnегií 24.10.2016
