Введение к работе
Актуальность темы. Анализ инженерно-геологических условий территории г.Новосибирска показывает,что основными их- особенностями при строительстве зданий и линий метрополитена являются: широкое распространение просадочных лёссовых грунтов,незатухающий процесс подтопления города,а также наличие недоушютненных.сильноежимае-мых искусственных грунтов в районах активного хозяйственного' освоения. Установлено, что более половины площадей относятся к условно благоприятным или неблагоприятным для строительства,т. е. требующих специальных мер для обеспечения надёжности оснований. Проходка линий метрополитена неглубокого заложения в районах плотной застройки и возведение объектов,к которым предъявляются повышенные требования относительнонеравномерности осадок,заставляют искать пути борьбы с просадками грунтов на стадии подготовки к строительству,при эксплуатации и реконструкции существующих сооружений. В настоящее время наибольшим признанием для закрепления песчано-пылеватых отложений других регионов страны пользуется метод силикатизации в "различных его модификациях.
Целью настоящей работы является разработка научно обоснованного подхода и практических рекомендаций для выбора наиболее эффективных в конкретных инженерно-геологических условиях г. Новосибирска модификаций способа силикатизации.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1. Комплексная оценка и типизация песчано-пылеватых грунтов города как объектов силикатизации.
2.Определение места способа силикатизации в структуре мероприятий по инженерной подготовке территории города для усиления оснований зданий и при проходке подземных линий метрополитена без осадок поверхности для. застроенных территорий.
-
Анализ особенностей широко применяемых модификаций силикатизации и выбор наиболее оптимальных из них для конкретных инженерно-геологических условий города.
-
Выяснение взаимосвязи результатов закрепления исследуемых физико-химических малоактивных грунтов и состава используемой рецептуры.
-
Поиск основных параметров инъекционнного процесса с оптимальными пространственно-временными характеристиками для участков
опытно-полевого закрепления, различных по инженерно-геологическим условиям по полученным .морфометрическим данным С радиус, объем, форма закрепленного массива).
6. Разработка основ методики количественного прогноза результатов закрепления песчано-пылеватых грунтов г.Новосибирска для выбранных силикатных рецептур на основе поиска систем информативных признаков с использованием математические методов.
Защищаемые научные положения:
-
На основе произведенной оценки сувдэствуюших методов упрочнения грунтов (применительно к инженерно-геологическим условиям г. Швосибирска) и проведенного комплекса лабораторных и полевых исследований выявлено, что для закрепления слабопроницаемых,:физи-ко-химически малоактивных,структурно-неустойчивых грунтов оптимальным является метод силикатизации с использованием органосили-катных рецептур и газовой силикатизации.
-
Установлено,что результаты закрепления песчано-пылеватых грунтов г. Швосибирска органосиликатными рецептурами находятся в прямой зависимости от ряда структурно-физических, физико-химических и химических показателей, тогда как эффект закрепления рецептур с неорганическими отвердителями силиката натрия определяется в основном структурно-физическими параметрами. Выяснено,что на процесс твердения сидикатизированных грунтов в водных условиях вне зависимости от используемой рецептуры оказывает влияние химические показатели: содержание подвижного алюминия,сумма катионов.-кальция и магния в водной вытяжке.
-
Новый подход к оценке результатов закрепления. Разработаны-основы методики количественного прогноза качества закрепления грунтов на основе закономерностей,полученных при математическом анализе результатов лабораторных экспериментов (методами многомерного статистического,кластерного анализов,а также распознова-ния образов).
Научная новизна работы заключается" в следующем:
-
Впервые проведено исследование взаимодействия структурно-неустойчивых -песчано-пылеватых грунтов на территории г. Новосибирска с различными силикатными растворами.
-
Установлена степень влияния состава и свойств грунтов различной физико-химической активности на процесс упрочнения с использованием различных модификаций метода силикатизации.
3. На основе количественных оценок, взаимосвязей характеристик грунтов и результатов- закрепления предложены основы методики прогноза качества закрепления грунтов.
Практическое значение работы состоит- в- том.что произведена сравнительная оценка эффективности применения различных силикатных рецептур для закрепления основных типов грунтов г. Новосибирска, разработаны рекомендации для рационального выбора инъекционных рецептур. На основе обработки результатов силикатизации образцов методами многомерного статистического анализа найдены критерии и уравнения регрессии для расчетов прочности закрепления грунтов.
Фактический материал. В основу диссертационной работы положены:
-фондовые материалы ЗапСибТИСИЗа и "Новосибметропроекта".
-комплекс лабораторных исследований,проведенных автором в 1986-1989 гг в Проблемной лаборатории " Исследования влияния геологических факторов на физико-химическое закрепление горных пород" и на кафедре инженерной геологии и охраны геологической среды, геологического факультета МГУ. Для изучения состава и строения исследуемых грунтов использовались методы химического,рентгенофа-зового, термического,электронномикроскопического анализов. Результаты закрепления определялись с пяти кратной повторностью на 2200 образцах, коэффициенты размягчаемости на 600 образцах,осуществлялся химический контроль за качеством закрепления,которой состоял в определение количества внесенной кремневой кислоты,степени ее полимеризации.
-опытно-полевое закрепление грунтов,проведенное автором на четырех объектах (различных по инженерно-геологическим условиям) первой очереди Новосибирского метрополитена о чем составлены акты, о производстве работ по химическому инъекционному закреплению грунтов. Инъецирование силикатных растворов проводилось в 22 точках, после чего закрепленные массивы вскрывались и было отобрано 45 образцов силикатизированных грунтов,которые исследовались далее в лабораторных условиях.Определялась прочность,водостойкость, микростроение силикатизированных грунтов.
Апробация работы и публикации. Основные положения настоящего исследования опубликованы в статьях,тезисах и докладывались на конференциях молодых ученых геологического факультета МГУ (1987, 1988,1989 гг. ),на научно-технической конференции г.Тюмень (1987), XIII конференции молодых научных сотрудников по геологии ИЗК
г.Иркутск (1990 г),на конференции молодых ученых ИГиГ СО РАН (1990 г.), на Всесоюзной научно-практической конференции г. Барнаул (1990 г.).
Do теме диссертационной работы опубликовано 6 научных статей,1 сдана в печать.
Объем работ Диссертация изложена на /^"страницах машинописного текста,содержит 20 рисунков и 26 таблиц,состоит из введения, 6 глав,общих выводов,списка использованной литературы из 106 наименований, и приложений на 25 страницах.
Работа выполнена под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора С. Д. Воронкевича, которому автор выражает глубокую благодарность. Особую признательность автор выражает научному сотруднику проблемной лаборатории МГУ кандидату геол.-мин:наук Т.Т.Абрамовой за постоянную помощь в выполнении и написании работы. Автор благодарен сотрудникам лаборатории и кафедры инженерной геологии Р. И. Злочевской, В. Е Соколову, а А. Криво-шевой, В. Г. Шлыкову, К. Э.Вадиевой за помощь в проведении экспериментов и консультации, сотрудникам СО АН д.' г. -м. н. Букреевой Г. Ф., д.т.н.Загоруйко Н.Г.- за предоставленную возможность работы' с программами,разработанными под их руководством. Настоящая работа была бы неосушэствима без активного содействия главного геолога "Новосибметропроекта" Быкова А. К и главного геолога треста Зап-СибТИСИЗа Пашкевич Т. А. .которым автор выражает искреннею благодарность.
