Введение к работе
Актуальность темы. В условиях дальнейшей стабилизации экономики и іеревода её в рамки рыночных отношений одной из важнейших и весьма акту-льных задач является совершенствование существующих и разработка новых ехнологий прогнозирования влияния производственных объектов на окружающую среду с учетом возможных последствий при принятии проектных ре-цений. Необходимо повышать точность определения состава и свойств грунтов [ грунтовых вод при предпроектньа изысканиях и анализировать перспективы вменения гидрогеохимической обстановки в процессе строительства проекти-іуемьіх зданий и сооружений, а также их последующей эксплуатации. Подобие исследования имеют особо важное значение для рационального іспользования капитальных вложений, направляемых на освоение засоленных іросовьгх земель, широко распространенных в южной зоне СНГ и других стратах с сухим, жарким, субтропическим и тропическим климатом.
Общая площадь засоленных земель в пределах государств Казахстанско-^реднеазиатского региона составляет, например, более трети его территории. Гюда следует отнести грунтовые материалы первичного засоления, обширные іайоньї, сложенные просадочными лессами, содержащими карбонаты и гипс, а акже вторично засоленные бросовые земли, которые выпадают из сельскохо-яйственного оборота вследствие неправильного орошения и химизации полей.
Дальнейшее развитие экономики Казахстана не может быть не связано о строительством новых объектов промышленного и социального назначения. "ак, например, развитие нефтегазового комплекса Казахстана предполагает озведение зданий и сооружений на грунтах, содержащих водорастворимые со-и, в условиях высокого стояния агрессивных грунтовых вод по отношению к (еталлам и бетонам.
Практика современного проектирования и строительства на засоленных рунтах испытывает серьезные трудности. Известны многочисленные случаи азрушения сооружений в результате развития суффозионных осадок фунтов снования как при строительстве, так и в процессе эксплуатации. Однако в на-чно-технической литературе отсутствуют исчерпывающие сведения о дефор-шруемостн грунтов под нагрузкой при химической суффозии. Если по вопросу б изменениях деформационных свойств глинистых грунтов, содержащих лег-:орастворимые соли и гипс при выщелачивании под нагрузкой выполнялись шогочисленные исследования, то аналогичные опыты в отношении грунтов арбокатного типа засоления практически не проводились.
ов, последние до настоящего времени в инженерно-строительном аспекте :рактически не изучены, соответствующие методики на проведение лаборатор-:ых, полевых и натурных испытаний не составлены и не стандартизированы.
В этой связи прогнозирование надежной эксплуатации сооружений, по-троенных на основаниях из карбонатных пылевато-глннистых лессовых грун-ов в условиях подтопления грунтовыми водами, отличающимися грессивностью по отношению к содержимым солям, необходимо еще на ста-
дии предпроектных изысканий моделировать реальные условия деформируемости грунтов под нагрузкой. Такие исследования должны быть обеспечены научно проработанными и практически апробированными методиками, позволяющими, в частности, определить достоверные расчетные параметры деформируемости карбонатных пылевато глинистых лессовых грунтов под нагрузкой при фильтрационном выщелачивании грунтовой среды агрессивными водами.
Изложенное послужило основанием для определения темы диссертационной работы, которая выполнена по плану научно-исследовательских работ Жезказганского горно-обогатительного комбината (переименованного в АООТ "Корпорация Казахмыс"), Карагандинского государственного технического университета и Жезказганского университета им. О.А.Байконурова.
Цель диссертационной работы: Оценка сжимаемости карбонатных пы-левато-глинистьгх лессовых грунтов в основании при выщелачивании агрессивными водами.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
усовершенствовать методику оценки суффозионной сжимаемости карбонатных пылевато-глинистых лессовых фунтов в основании при выщелачивании агрессивными водами;
разработать методику оценки агрессивности грунтовых вод на застраиваемых территориях;
уточнить классификацию агрессивности грунтовых вод и засоленности фунтов на застраиваемых территориях;
выполнить экспериментальные исследования и количественно оценить сжимаемость карбонатных пылевато-глинистых лессовых фунтов под нафуз-кой и динамику их изменения при фильтрационном выщелачивании афессив-ными водами;
описать процесс и закономерность развития суффозионных деформаций (их физико-химическую сущность) в основании, сложенном карбонатным пылевато-глинистьш лессовым фунтом и подверженным фильтрационном) выщелачиванию афессивными водами;
разработать практические рекомендации по изысканиям, исследованию, проектированию и эксплуатации зданий и сооружений на засоленных фунтах, подверженных воздействию афессивных вод;
уточнить инженерный метод расчета суффозионной осадки основания сложенного каг/Ооїїатдьїм лылевато-глиннстым лес4*"*01-7?.* г^^ч^ом j* гт.лттк^п.
женньш фильїрацййННОму ВОЗДсйСТВИЮ йфеССИБНЫх ВОД.
Методика исследования включала в себя анализ и систематизацию ранее выполненных работ, испытание фунта по фадиционным и усовершенствованной методике, планирование эксперимента, статический и корреляционные анализ полученных результатов.
Испытания проводились на отдельных региональных разновидностях карбонатных пылевато-глинистых лессовых фунтов ненарушенной структура под нафузкой при водонасыщении и выщелачивании до степени рассоленш
образцов р> 0,95. Испытание образцов на сжатие проводились разработанным автором на уровне изобретения способом в модернизированных компрессионно-фильтрационных приборах. Солевой состав определялся на автоматизированном солемере ИСПО-5 и иономерами И-115.
Практическая ценность представленной работы заключается в следующем:
результаты выполненных исследований позволили внедрить в инженерную и исследовательскую практику более достоверные методы определения деформационных характеристик карбонатных пылевато-глинистых лессовых грунтов как при замачивании, так и при длительной фильтрации воды различной агрессивности;
с помощью разработанной методики, установки и устройств для рассоления образцов грунта под нагрузкой, на основании экспериментально полученных графиков расхода воды и выноса соли возможно определение степени выщелоченности исследованных грунтов с использованием промывной нормы;
при использовании усовершенствованных устройств и разработанной методики возможно проведение испытания просадочных и засоленных грунтов под нагрузкой и под арретиром с определением проницаемости и других характеристик грунтов в разных режимах испытания;
по разработанной методике достигается детализация расчета основания сооружений на карбонатных пылевато-глинистых лессовых грунтах в зависимости от режима эксплуатации сооружения за счет точного разделения общей осадки на составляющие от замачивания (просадки) и от длительной фильтрации воды (суффозионной осадки), а использование коэффициентов, учитывающих изменение механических характеристик, позволяет ускорить проведение изысканий;
по материалам проведенных исследований подготовлены и внедрены в учебный процесс КарГТУ и ЖезУ курс лекций по особенностям строительства на засоленных фунтах (См. учебное пособие "Строительство на засоленных грунтах", Вып. 1,2 и 3. КарГТУ, ЖезУ, 1999 г.).
Внедрение результатов. Методические разработки автора послужили основой для официального издания республиканских строительных норм РСН 54-90 "Компрессионно-фильтрационные испытания засоленных фунтов", предназначенных для широкого использования специалистами при выполнении изыскательских, проектно-конструкторских, строительно-монтажных работ, эксплуатации и реконструкции построенных объектов.
чили одобрения на областной научно-технической конференции "Процессы и методы обеспечивающие эффективную и безотходную технологию добычи, переработки минерального сырья и охрану окружающей среды", Джезказган 1985 г.; республиканской научно-технической конференции "Архитектура и строительство. Поиск и решения молодых", Алма-Ата, 1989 г.; Всесоюзной научно-технической конференции "Лессовые я просадочные фунты как основание зданий и сооружении", Барнаул, 1990 г.; республиканской научно-технической конференции "Проблемы технических вузов в новых условиях хо-
зяйствования", Джезказган, 1990 г.; межреспубликанской научно-технической конференции "Научное наследие академика О.А.Байконурова и проблемы развития горнодобывающей промышленности", Жезказган, 1992 г.; 1-ом Центрально-азиатском геотехническом симпозиуме "Геотехнические проблемы строительства, архитектуры и экологии на рубеже 21 века", Астана, 2000 г.; Международном семинаре по механике грунтов, фундаментостроению и транспортным сооружениям, посвященном 25-летию основания кафедры "Основания, фундаменты и мосты", 111 ТУ, Пермь, 2000 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 2 авторских свидетельства на изобретения и 2 коллективные монографии.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка литературы из 147 наименований. Общий объем работы 133. страниц, из них 77 машинописного текста, 25 рисунков, 15 таблиц и приложения из 20 страниц.
Автор представляет к защите следующие научные результаты:
1. Материалы экспериментальных исследований деформационных
свойств отдельных региональных разновидностей карбонатных пылевато-
глинистых лессовых грунтов и их. изменения под действием различных факто
ров (нагрузка, увлажнение, фильтрация, агрессивность воды и т.д.).
-
Методику оценки деформационных свойств грунтов в основании при выщелачивании (научная новизна и оригинальность разработок подтверждена авторскими свидетельствами СССР № 1567981 и№ 1599770).
-
Методику оценки агрессивности фунтовых вод на территориях, сложенных засоленными грунтами.
-
Рекомендации по изысканиям, исследованиям и проектированию зданий и сооружений на засоленных грунтах (отдельные положения "Рекомендаций ..." представлены впервые официальным нормативным документом Республики Казахстан РСН 54-90 "Компрессионно-фильтрационные испытания засоленных грунтов").