К.т.н., профессор Какенов К.С.

Карагандинский экономический университет, Республика Казахстан

Некоторые результаты полевых испытаний по уплотнению грунта взрывными воздействиями

Полевые испытания по уплотнению грунта взрывными воздействиями проводились на полигоне, расположенном на расстоянии 5-6км севернее г. Караганды. В геологическом строении площадки принимают участие осадочные четвертичные и третичные отложения.

Породы четвертичного возраста представлены суглинками, песками, щебеночно-галечными образованиями мощностью 0,5-6,5м.

Суглинки в основном состоят из разновидностей желто-бурого и светло-коричневого цвета. Чаще всего в них содержатся карбонаты в виде мелких зернистых включений или крупных гнезд, заполненные светлой рыхлой пылеватой массой. Изредка встречаются вкрапления гипса.

В суглинках в переменном количестве (иногда до 40%) присутствует щебенка коренных пород - альбитофиров, неравномерно распределенная в толще грунта. В некоторых случаях верхняя часть толщи суглинков характеризуется сильно пылеватой массой, весьма сходной с лессовидными образованиями.

Включения щебенки в толще суглинков встречаются не только в виде отдельных обломков. Нередко они скапливаются в линзы и прослойки, в которых остроугольно-обломочный плохо окатанный материал цементируется тем же суглинком. Мощность линз и прослоек в толще суглинков варьируется в широких пределах - от 0,30 - 0.35 до 2,55 - 2,80м.

Прослойки щебня залегают как в самой толще суглинков, так и нередко в ее основании. В последнем случае прослойки щебня отделяют суглинки от подстилающих их третичных красно-бурых глин.

Описанные прослои и линзы щебня служат коллекторами для атмосферных вод, проникающих в них сквозь залегающие в кровле пески и суглинки.

В верхних горизонтах толщи суглинков обнаружены линзы и пропластки песков, имеющих серовато-желтую, ржаво-бурую, темно-желтую окраску. Гранулометрически они представлены всеми разновидностями - от мелкозернистых глинистых до разнозернистых песков с преобладанием округлой крупнозернистой фракции. Все пески в значительном количестве - примесь гравия, нередко в них встречаются плохо окатанные частицы гальки. Часты гнезда супеси. Линзы песка залегают на глубине 1,0 - 1,7 м от дневной поверхности. Мощность песков колеблется от 0,30 до 1,60 м.

В гидрогеологическом отношении площадка характеризуется присутствием довольно постоянного во времени горизонта подземных вод. Источником его питания являются атмосферные осадки, их инфильтрации вглубь благоприятствуют некоторые особенности рельефа площадки.

Исследования по определению физико-механических свойств грунтов (плотности, влажности и сопротивления грунта вращательному срезу) осуществлялись с помощью стандартных приборов полевой лаборатории из пробуриваемых предварительно скважин диаметром 50мм.

Методика проведения исследования состояла в следующем.

1. С использованием указанной аппаратуры определялись требуемые характеристики грунта до предполагаемой глубины уплотнения грунта естественного сложения до проведения взрывных работ. Частота замера по глубине составляла 0,3м. Число зондировочных скважин на фиксированном пикете не менее двух. Минимальное расстояние между скважинами 0,5м.

2. Определение характеристики того же грунта после проведения взрывных работ.

3. После проведения комплекса исследований скважины тампонировались для сохранения их до повторных замеров с целью определения изменения свойств во времени. Сопротивление грунтов вращательному срезу определялось из скважин, пробуренных в непосредственной близости от предыдущих.

Результаты исследований по определению физико-механических свойств грунтов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Физико-механические свойства грунтов естественного сложения

№ п/п	Плот-ность грунта ρ, г/см^3	Влаж- ность w, %	Сопро-тивле- ние враща- тельному срезу F, МПа 10^-1	Крутя- щий мо-мент, М,Н× м	Уде-льное сцеп-ление С, МПа 10^-1	Угол внут- реннего трения j, град
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14	2,04 2,06 2,01 1,91 1,82 1,94 2,06 2,02 2,03 2,01 1,86 1,95 2,04 2,02	17,8 24,6 30,0 29,0 21,7 25,7 26,0 24,5 22,0 21,2 23,5 21,4 19,3 20,0	0,42 0,58 0,49 0,58 0,61 0,75 0,65 0,61 0,69 0,64 0,70 0,60 0,55 0,48	0,127 0,177 0,134 0,162 0,120 0,127 0,128 0,124 0,127 0,140 0,126 0,122 0,131 0,129	0,18 0,25 0,19 0,23 0,17 0,18 0,18 0,173 0,18 0,20 0,19 0,168 0,210 0,151	19,1 17,8 19,7 18,4 23,3 25,1 25,0 23,0 23,6 24,1 22,8 23,3 19,4 20,4

В результате испытаний было выявлено, что суглинки, расположенные непосредственно в основании скважины, имели следующие свойства: плотность твердых частиц ρ_s = 2,7 г/см³, пластичность I_L =12,0%, текучесть I_p =0,42, модуль деформации Е = 11,8 МПа, коэффициент пористости e = 0,62. Из общего объема частиц 51 % имели размеры 0,005мм и менее; 38,2% - 0,05-0,005мм; 10% - 0,5-0,05мм. Плотность скелета грунта до глубины 6,0м колебалась в пределах 1,60 - 1,65 г/см³.

Анализ результатов определения физико-механических свойств суглинка показывает, что плотность грунта естественного сложения изменяется без учета верхнего почвенного слоя в диапазоне 1,82 - 2,06 г/см³, причем можно отметить некоторое ее увеличение по глубине.

Величина объемной влажности возрастает с глубиной и на отметке 2,5-3,2м от поверхности достигает 30%. Сопротивление вращательному срезу изменяется в незначительном диапазоне от 0,015 до 0,025 МПа, а угол внутреннего трения варьируется в пределах от 17,8° до 25,1°.

Полученные данные были использованы для совершенствования методики уплотнения грунтов газовзрывным методом.

Литература:

1. Кравец В.Г. Динамика уплотнения грунтового массива взрывом. – Киев: Наукова думка, 1979. – 133с.

2. Васильева А.А. О прочностных свойствах уплотненных суглинков нарушенного сложения // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1986. - № 3. – С.26-27.

3. Какенов К.С. Современные методы уплотнения грунтов взрывными воздействиями. Анализ последствий аварийных взрывов. – Караганда, 2012. -383 с.