Обоснование применения пенетрационно-каротажного метода исследования свойств и состояния глинистых пород оснований польдерных систем в дельте реки Меконг Буй Куок Зунг

Введение к работе

Актуальность темы и степень ее разработанности. Южные провинции республики Вьетнам характеризуются высокой плотностью населения и дефицитом пригодных для проживания и строительства инженерных сооружений площадей (земель). Поэтому освоение пойменных территорий дельты реки Меконг площадью около 70 тыс.км² является важной народнохозяйственной задачей. Однако подъем уровня воды на 10 – 15 м и увеличение её расхода до 33 тыс. м³/с (при среднем значении 14,8 тыс. м³/с) в периоды половодья зачастую приводит к оползням береговых склонов.

Для экономического развития района дельты р. Меконг, включающего 13
провинций с самой высокой во Вьетнаме плотностью населения, необходимо
освоение прибрежных территорий. Одним из путей решения этой задачи
является возведение польдерных систем (польдеров), включающих дренажные
устройства, ограждающие дамбы и устройства для сброса воды (колодцы и
трубы). Опыт создания польдеров имеют Нидерланды, Беларусь, страны
Прибалтики и Россия. Польдерные системы необходимы при подготовке
прибрежных территорий для использования в различных целях (освоение недр,
извлечение минерального сырья, промышленное и гражданское строительство
и т.д.). Устойчивость польдерных систем зависит от свойств и состояния
глинистых пород их оснований. Для прогноза и контроля состояния массивов
тонкодисперсных отложений возможно использование акустических,

электрометрических методов и пенетрационного каротажа (ПК). При многолетних натурных исследованиях свойств и состояния тонкодисперсных отложений намывных и насыпных массивов и их естественных оснований на объектах КМА и Кузбасса использовался пенетрационно-каротажный метод, обеспечивающий оперативное получение достоверных данных о состоянии объектов. Однако, до настоящего времени не было попыток применения ПК для контроля естественных оснований польдерных систем в дельте р. Меконг. В связи с этим представляется актуальной задача установления границ и условий применимости метода пенетрационного каротажа и обоснования на этой основе возможности его использования для определения инженерно-геологических свойств глинистых отложений дельты реки Меконг, используемых в качестве оснований польдерных систем.

Цель диссертационной работы заключается в оценке возможностей пенетрационного каротажа для изучения прочностных и деформационных характеристик массивов глинистых грунтов, необходимых для определения устойчивости откосных сооружений и несущей способности оснований польдерных систем при их возведении в условиях дельты реки Меконг.

Идея работы заключается в использовании опыта применения пенетрационно-каротажного метода исследования техногенных тонкодисперсных отложений гидроотвалов КМА и Кузбасса для изучения свойств и состояния глинистых грунтов естественного основания польдерных систем в дельте р. Меконг.

Задачи исследований:

1. Анализ современного состояния методов и технических средств
натурного определения характеристик прочности и деформируемости
техногенных отложений отвалов и хвостохранилищ, а также естественных
слабых оснований польдерных систем.

2. Анализ и сопоставление инженерно-геологических свойств
техногенных тонкодисперсных отложений гидроотвалов КМА и Кузбасса и
глинистых слабых грунтов (отложений) дельты р. Меконг.

3. Анализ результатов натурных исследований намывных и насыпных
массивов на объектах КМА и Кузбасса с применением пенетрационно-
каротажного метода.

4. Обоснование применения метода пенетрационного каротажа для
оценки состояния слабых глинистых отложений в дельте р. Меконг.

1. Оценка устойчивости защитных дамб польдерной системы на реке Меконг.

2. Разработка рекомендаций по гидрогеомеханическому мониторингу польдерных систем южных провинций Вьетнама.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Метод пенетрационного каротажа может являться эффективным

инструментом для оценки прочностных и деформационных характеристик естественных и техногенных слабых грунтов при условии, что их коэффициент сжимаемости не менее 0,5 МПа^-1 и сопротивление сдвигу не более 0,25 МПа.

2. Реальные свойства глинистых грунтов (отложений) дельты р. Меконг соответствуют диапазону показателей водно-физических свойств, деформируемости и прочности изученных намывных глинисто-меловых и глинистых отложений гидроотвалов КМА и Кузбасса, поэтому метод пенетрационного каротажа может быть использован для оценки устойчивости откосных сооружений и несущей способности оснований при строительстве польдерных систем в дельте р. Меконг.

3. Конструкция и параметры польдерных систем в дельте р.Меконг следует рассчитывать с учетом результатов пенетрационного каротажа, полученных в процессе подготовительных работ по уплотнению глинистых оснований. При этом возведение берегозащитной дамбы следует начинать не ранее достижения расчетных граничных значений угла внутреннего трения и сцепления С пород основания.

Обоснованность и достоверность положений, выводов и

рекомендаций подтверждаются анализом инженерно-геологических свойств техногенных тонкодисперсных отложений гидроотвалов КМА и Кузбасса, а также глинистых слабых грунтов (отложений) дельты р. Меконг; натурными наблюдениями за осадками и динамикой порового давления на гидроотвалах КМА и Кузбасса, а также результатами определения водно-физических и механических свойств глинистых отложений дельты р. Меконг на приборах трехосного сжатия; результатами опытного пенетрационного каротажа участка дельты р. Меконг; высокой сходимостью (около 85 – 90 %) полученных результатов исследований водно-физических и механических свойств отложений гидроотвалов КМА и Кузбасса и глинистых грунтов дельты р. Меконг.

Научная новизна работы заключается в установлении границ, условий и возможностей применения метода пенетрационного каротажа для оценки физико-механических свойств слабых оснований дельты р. Меконг; в обосновании методики расчетов уплотняемости и несущей способности слабых оснований и устойчивости ограждающих дамб в дельте реки Меконг.

Научное значение работы заключается в обосновании применения пенетрационно-каротажного метода для исследования свойств и состояния глинистых грунтов оснований польдерных систем в дельте р. Меконг с целью их последующего использования при проектировании берегозащитных

сооружений.

Практическое значение и реализация результатов исследований

состоит: в оценке несущей способности глинистых отложений естественных оснований дельты р. Меконг для последующего возведения польдерных систем; в обосновании конструкции и геометрических параметров защитных дамб; в разработке методических рекомендаций по гидрогеомеханическому мониторингу польдерных систем южных провинций Вьетнама; в разработке рекомендаций по применению наиболее экономичных и эффективных методов зондирования на базе существующей техники.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международном симпозиуме «Неделя Горняка» (НИТУ «МИСиС», Москва, 2016, 2018 г.г.), на научной конференции «Сергеевские чтения» (Москва, 2017 г.), а также на научных семинарах кафедры «Геология и маркшейдерское дело» НИТУ «МИСиС» (2016 – 2018 гг.).

Публикации. По теме диссертации автором опубликованы 4 работы, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в Перечень ВАК Минобрнауки России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 108 источников, содержит 64 рисунка и 26 таблиц.