автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Конструкции гидротехнических сооружений из засоленных грунтов

ргб Лд

2 1\ МЛЯ 1393 ГОССТРОЙ РОССИИ

ВСЕРОССИЙСКИЙ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ КОМПЛЕКСНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДОСНАБЖЕНИЯ, КАНАЛИЗАЦИИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИИ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ (ВНИИ ВОДГЕО)

На правах рукописи УДК 626.8:624.131

ВЕРМЕНКО Валерий Валентинович

Конструкции гидротехнических сооружений из засоленных грунтов

(05.23.07 — гидротехническое и мелиоративное строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1993

I Работа выполнена в коиглекйноы научно-исследовательском и конструкторско-технологическом институте водоснабжения,,

! как&лизацігл,гидротехнических сооружений и инженерной

I гидрогеологии (НИИ ВОДГЕО)

! ,

; Научный руководитель - доктор технических

; наук В.Г.МЕЛЬНЖ

Сфициалььиз.оппоненты: доктор технических науі

Г.И.ПСКРОВСКИЙ кандидат їєхничзскйх | ' наук ВоИ.ЩЕРБКНА

• Ведущая организация - ПО "ИНТЕРВОД"

Защита состоится ” ^ 1993 г> Е ‘/о? часов на

заседании специализированного совета К 033.05,02 по пресуж-І дении учоной степени кандидата технических наук при НМ

* ВОДГЕО

і ( ,

Адрес: ІІ9826, Москва, Комсомольски^ проспект,,42

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека НИИ ВОДГЕО

Автореферат разослан " Л** Я 1993 г.

I

| Ученый секретарь специализированного

] совета, кандидат технических наук

М.В.ВИТЕНБЕРГ :

С1ЩАК ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТЫ !

Актуальность работы. Различные геологическиз,гидрологические и клтаяткчесхиз условия строительства определяй? различия в конструкциях гидротехнических и гидромелиоративных сооружении и технологии их всеведения. Одним иэ услови.1,требута;их специальных проработок при проектировании гидротехнических и гидромелиоративных сооружений, является преимущественное залегание в районе строительства ззгилсовантгх и зпсоленных грунтеь.

Такие грунта,яэ.яякциеся структурно-наустоПчинынн,широко

->

рьспроотранеш: на территории стран СНГ (3,5 млн.кзл'') и других згр.чм киря.

Строительство гиг.ротехчичеенчх гипромелиорэтипмых сооруди.''. на эагипсояан’язс и засоленных грунтах а таких районах .^условливается ^коксмнчаской целс-г.ообразностью. При этом воз-'и;:аэт вопросы использования эпп:пспп<и»нюс и засолоьнис грун-!-ов в качестве ССН088НИЛ :: сметного строительного материала 1ри эсэвелзнии различных сооружений (плсгик,дсм£ и т.п.), в гок числе гидротехнических к гидромелиоративных канялоп и других линсйно-протяненньх сооружений.

Для лроеяткрозгшия к сгроктельстза подольше сооружений из :нпсоеодер.г:аг;их грунтов я на огиояя.чик.слс'.тажсм такими грун-гомк.иообход'имо получение достпаертку данных не изменению сзоЯстз этих грунтов ? процессе строительства и эксплуатации сооружени!1., •

Следу?? отмегчть.чта :?агипсовякнкв грунты отличаются большим 1<ногаойр.эз>5й!.! как по виду, тая ч по содержанки гипса и г^орме ¡•йг.сокк включения»что усложняет и расширяет хгро<Злейу их иссле-

ЦОВиНКЯ. .

Соответствующие проектеыу решения.принимаемые,з настоящее время зачастую недостаточно обоснованы,что приводит к значительному увеличению материалоемкости ¡трудоемкости и длительности работ¡хотя и,не всегда гарантирует надежность работы сооружения. ■

Поэтому разработка рф^ективтлс конструкций гидротехнических к гидромелиоративных сооружений,чозводулмх на загипсованных грунтах и из них,основанная не изучении свойств этих грунтов и инженерных прогнозах изменения ¡>х ьо времени, является актуальной 51 многофакторной задача!! научных исследований.

Цель»') диссертационной оаоота являлись: исследования процессов изменения свойств загипсованных грунтов при ^.ильтрациокяом выщелачивании гипса и разработка эффективных конструкций каналов .строящихся но этих грунтах и из них.

Задачи исследований включали .следувщие этапы.

I. Экспериментальное изучение свойств загипсованных глинистых грунтов и их изменений при растворении I! выносе ГИПСй фильтрационным потоком.

2» Обследование существующих каналов и других линейно-протя-женних гидротехнических и гидромелиоративных сооружений, построенных на ¡загипсованных грунтах и иэ них.

3, Разработка методов инженерного прогноза изменения свойств загипсованных грунтов основания и тела гидротехнических и гидр мелиоративных сооружений в процессе их оксплуатации.-

4. Разработка рекомендаций по проектировании,строительству и эксплуатации каналов и других линейно-протяженных гидротехнических и гидромелиоративных сооружений,возводимых в районах преимущественного распространения загипсованных грунтов.

- 5 - I

Научная новизна работы заключается п следующем. ;

1. Предложена обобщенная методика комплексного изучения и

анализа результатов по изучешт сложжос процессов химической : суффозии в загипсованных грунтах, применимая также для изучения других 'грунтовых условий и сцапни работы различных ин^е- ’

нерных ооору^ений. !

2. На основе проведению; экспериментальных исследований зкяз-

чем плогяиЯ многофакторный характер процессов формирования я изменения свойств эагкпсовеннкх грунтов -'три фильтрационном в*>~ 5олытизанин и предложены обоснованные расчетные занисичосгл. ’

3. Разработана новая нетояика ¿штекерного пролгозирозания 1

сачествеяных ч количествен}!!« пзказатолэя изменения саоЯсгв ' шрипсовакних грунтов в процессе ^гсичепкоЯ су'Ч'ОЭии. с учетом »собенностей асзяедекия и условий я:<сплуатсц;ы сооружения.

4. Раз работе* Э'М«ктивико и ры;ионздьныв .пчетрукция гияро-•емюрауивных каналов в загипсоа«-«!'ьк грумглх«,

Пдзкти»вскгл ценность работа заключается в вс.«ио*ности научно-Соеноранного прогноза работы пиротехнических и мелиоративных . ооруяоннЯ на загипсопвнннк грунтах к из них» азработдлк рекомендации по проакт«ро»акиз»»с,л>оительсгву и .•

ксплуатации каналов .строящихся на гагилсояомних грунтах :: из их.

Ре&Шоямя. работ» осуществлена а проектах рекой стругами I чареди (экономический э<М>вкт 300 тнс.руб. в ценах 1384 г») я гроительстза Л очереди (сяядаеиый оффвг:т более ТОО тис,руб. з тех ¿964 г,^ Ташуткульс.кого магистрального канала.

Апробация работа и гг/о'ликацяя. Результаты исследования и ос->внкв положения диссертации докладывались ! нз Уеодзм&родога ;

, - б -

симпозиуме по инженерной геологии карста (г.Пермь,1992 г.); на всесоюзных научно-технических совещаниях "Противокарстовак защита объектов строительства" (Куйбышев,1950 г.); "Катастрофы и аварии на эакарстосанных территориях" (Пермь, 1690 г.) и "Проблемы строительства на засоленных грунтах" (Караганда,

1991 г.); на всесоюзной научно-практической конференции ’’Лёссовые просадочныо грунты,как основания зданий и сооружений" (Барнаул,1390 г.); на региональных научно-технических конференциях "Молодые ученые - развитию НТО (Караганда, 1986--1988г) и “Строительство к проблемы экологии" (Симферополь,1991 г.); на республиканской научно-технической конференции "Архитектура и строительство - поиск и решения молодых (Алма-Ата, 1989 г.); на республиканском совещании "Устройство оснований к фундаментов в региональных грунтовых условиях Казахстана" (Алма-Ата, 1909 г.); на областной научно-технической конференции "Повышение долговечности и надежности строительных материалов и коксі рукіїий" (Караганда, 1987 г.) и на научно-технических конференциях Карагандинского политехнического института (Караганда, 1985-1990 г.).

Результаты исследований по теме диссертации отражены в 14 научных публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов,списка литературы из 94 наименований и приложения. і

Общий объем диссертационной работы 159 стран;«?, в том числе 97 страниц текстового материала, 41 рисунок, 9 таблиц и 15 от] ниц приложений.

ядаклник работу ■ ,

введении обоснована актуальность темы диссертации, сфоряу-¡ованы цель и основные задачи исследований.изложены научная | )иэна и практическая ценность работы. ■

) neppoft глава диссертации пронэден аналитически.” о^эор су-:тзующих исследований засоленных и загипсованных грунтов, екткрования и строительства, с использованном отих грунтез ачестве основания и материала тэла, различных княелзрних рухений,

Во ВШ'И ЮДГЕС Л.Е.ОрчдовскаЛ/З.П.Нодрига, У.А.ДемьпновоЯ, .Паяилонскк.м, H.H.Веригин;¡м‘, Покровским, А,А.Курбановну. .Свеиниковиу. и други".« теоретически и экспериментально изу~ и нехгторне »опросы, связяннче г: рлегпореничу. л юно сом гипса грунта и ксслидозаяиЛни свойств загипсоианных грунтов. Слег тйжо отмстить цеЛ1’й ряд исследований гто аналогичным еоп-“>• , Груз.Ч-СТиМ - Л.М.Лачизе, ГЛ.Чохонелидзе.Н.З.Уятонвдзв, ,7ерле:;как , * ПНЖСе - й.А.Прикгонским, H.A. Окмкной, И.П. зиацкой !•: другими, » CAKHJiP!*: л.Л.Рог-дестьян^ким, A.Ü,Грот, .КульгкноГ., Г.З.Чях'-п^я» и другими, н К;Г/основпни.Ч üm.H.’J. ^гянпра ЖПЛструхм^.-;', С^й. ллытеров'/чем, ¿чА.Аракблянок ’,руги'.:и, во 3:С"!Гга им.Ь.а.йодамяеза А.К.Патрапаяим, И.О. Но-зоЯ, А.Н.Глаэь и другими, в 'ТУ ¡«1:. В, Ломоносова о ля£ора-■уи S.М.Сергеева; в !Л!СЙ и;;. B.3.Kyi№aena (М.С.Абэлев, У.Р.' ’мапев !■, пр.), в Хопаганда'скои политехническом институте .Ь.Ьакенов, 3,0. Гемэрлинг, 1.Г.Торебекон), п Сочздорнии Ьезрук и другкоть .

результатов эти:' лнегочкеленн»« исолсдорлний засолен-:х и загипсованных грунтов показал зярокоо внимание к этой

, теме,значительные успехи в ёо развитии и актуальность дальне? j иих разработок по ряду направлений.

i Следуем о¥уетить,«то с'ольи.пя част-? экспериментальных иг.сле-J доьаний посвящена засоленным и зг.гипеовгчшы'/ прскам или плас-1 тс bul: зглаганиян солей. Дпннкк по глинистым загшсоран!«®

«S грунтам знйчт'еяьно меньше к они о’,екь противоречивы, что осп яснг.ится больший еидовш миогсоСрааиен глинистых грунтов, а таксе различны?™ условиями проведения экспериментов.

Суцествугтат теоретически» модели и построенные’на их ochoi i методы.расчё1 а только в чпстнчх случаях достаточно точно опн-j сивапт процессы Фильтрационного Зглцал а чквания гипса (хиу.ичеа | суффозии) из загипсовенных глинистых грунтов. Отсутствует таз

1 жэ обоснованные рекомендации по прогнозу изменения ооойств ; откх грунтов п процессе развития химической суффозии.

< • ф ■

Одни« из вопросов, требующих изучзкия,является возможность ! применения глкннстнх неоднородных загипсованных грунтов в ка ' чостве основания к материала гидротехнических а гидромелк-ра | тквных сооружений (¡и частности каналов и дамб).

| На.основе англиэа литературных данных определены задачи кс

i . ’ ■

. следований,направленные ка установление закономерностей npot ! кания процесса фильтрационного чнцелачиввкия гипса но гликис ! тых загипсованных грунтов и изменений свойств этих грунтов п развитии данного процесса.

Во второй главе приведены результаты экспериментальных лабор торны;: исследований изменения свойств загипсованных грунтов • процессе растворения и выноса из них гипса.

Исследовались физико-химические,прочностные.деформационные фильтрационные свойства загипсованных грунтов, á также механ

.ротвкдпия самого процесса химической суффозии.

Были исследовани зотшсо^а.чшз грунта разных задов (от пос~ кое до' ?яяелих суглинков) с содержанием гилса от Ь% до 40%, ¡иотностья сухого грунте от 1*35 т/м3 до 1,8 ?/ыа, вльднсстыи ух- 5л до , при «галмащей нагрузке от 0 до 0,15 КПа, с коэффициентом фильтрации о? 0,05 м/еу? до 3 м/сут,

Ис50лздовв(гия проводились по стандартным й специальным методикам а пршеьекием мате:.:атическоП теории планирования эксперимента. ,

3 ряде опытов использовались у с с в е р- в к с г* о б а: п: к о' конструкция Обработка результатов »елась не- ЗЗМ по специ&збйыы лрогрэдма»

«* «спо.чьзозакьей с?агястик<ьде?зрнш.рэз»«*о?о варианта построения , г.'логомарию: «одолей,

В результате бзШК получены .ЧНСГС?а1«*ОрК!Э ЗСБИСИМОСТИ, ояи-ливаспио изгонаиин «'жорних сво?ста затяпсованинх грунтов а процессе хагичевкай ауЙюзии от (злкятети,плотное?«, числа ггласгичнсе'гл-.солсрчглкл гмпеа, степени йг^влочвнкоятя и двйс?» вущеЯ ивгрузхч). ¡С примеру для определении волнчнны су?фо-¿иокноИ сг-эд1;:? такая залмснмос??: ил!ясг в:!д:

5сур ^\р{/-о.тг)^45{ТР +/?;■//)- ^

>(5м-щрУ\^г'Ъ^+тУсэЛ'зЛ*м?)]1

II ал'! определения '•¿янч&и.ч ¿гс»£:>йц:<ент£ филг>трзц::и:

Ир -о№'’п'^(5.?9~/,?з/**Хт,? л -

9,(:2)[1 ь? *%5{ф^)(/}ОР + О.иС) "

для определения величины хоо-фициекта вачалачизанкй:

с£*№Є~7' * 0.556і* і.оЩб'бТрІ-Щ/Ь */?.*)•

’{¿?,За+$Ш/7г)(/,89/3°-”е'*'^Х~я£г+#С-0,25),(3)

где^5 - степень выщелоченкости.дол.ед., Ур - число пластичности,уЗу - плотность сухого грунта, т/м3, 6і - сжимаща; нагрузка,МПа, Кф- коэффициент фильтрации,м/сут, С - содержание гипса, дол.ед.

Б графическом виде характер зависимостей, описывающих изменение свойств загипсованных грунтов при выщелачивании, показі на рис. I. . ,

У становлено, что прочность загипсованных грунтов з естественном состоянии при увеличении содержания гипса от Ъ% до 15—2055 увеличивается на 10-50$,, Дальнейшее увеличение содержания гип са приводит к снижению прочности и при содержании гипса поряд ка 4056 сопротивление сдвигу загипсованного грунта сопоставимо с сопротивлением сдвигу иезагипсованного грунта того же вида в аналогичных условиях.

При фильтрационном выщелачивании гипса прочность (сопротивлении сдвигу) озгипсованних грунтов уменьшатся,причём сун;ест-венное ее снижение ( в среднем на 30-50^) для исследованных м< териалов отмечено при степени выцелоченности 0,25-0,35 и да*е раньше. В дальнейшем,после окончания основных структурных измс нений,наблюдается стабилизация и увеличение прочности для вког формирующейся более плотной структуры грунта. ,

Ъольеш; разнообразием отличаются загипсованные грунты по де, формативной способности.. Если в естественном состоянии увеличение содержания гипса в грунте приводит к снижению снимаемое | ти, то в процессе выщелачивания гипса отмечаются осадки загип

Л к »I . et-

fr» о о р» * -

га сл

07 X -

S оЧ>

s¡* **

sj *>. и

О

<к

V.

ич І Г5

Гч>

!< И

ÎS» О •

V

О " ^

л * Ct*

О * «

0> л о

?с <J

Г . CD О

'j ^ -н

» н t¿

* у> (и

» !ч я

ІҐ Т *<

о ч ы

•• "П X I

Í-4 va гг

'•ï Ь Л

N ."V

ГК N У

VJ

о Ф

- л:

IÍ-» f4-> rj>

о

**

о»

Коэ#ицквнт сі/льтраци:;» »{/«’уг.

»—< *-< го w

V

Сопротивление грунта сдайгу* ÎUia

о

о

г-*

¿»

О

g

О

о

о»

Относительная суМозионнан осадка, л о О jp о

♦» S *-4 о

сл

1-S

ІЛ

cü ? :

м^влвякваняя, к Г/к ►•-і f~î г->

сонамнгк грунтов от разномерных и долговременных до проиаль-нкх. Беличння обцей ’относительно;1. осадки оказалась равной от 5л до ЗС% и С:оляг. ■ ■

Мри л том гсрослдсчнив деформации носят отсроченный характер.

В основном просадки отмочены для загипсованных грунтов ,с плотностью сухого грунта до 1г5-1,б т/к3, Максимальная, величина просадки составила 6-8?;.

Фильтрационное показатели загипсованных • грунтов из начальных этапах фильтрации мало отличаются от подобии* незагипсованных 'р&аностей того хе- вида. Е процессе растворения и поноса гипся фильтрационные свойства преторпезачт значительнее изменения,

‘ * •> причем на разных сгадилх отого процесса и у разных грантов от- . ¡.¡ечается. как значительное увеличение (до 2-3 и более раз)»так 1 л снижение коэффициента фильтрации. :

Коэффициент выщелачивания широко варьируется для загипсованных грунтов (от 0,3 до 19,5 кг/к3 сут). На отдельных этапах ' выщелачивания. он мохет меняться скачкооСраано на значктельч’-'») реличину (до 0,5-2 рчо), но в целом по кепг> растворения к выноса из грунта гипса он уменьшается,что особенно заметно после достижения гьгцелочопиости п 50-70?,

Поскольку рассмотренные процессы происходят при,выщелачивании одновременно, то чмоленнге значения параметров, характеризующих отделГ'ные свойства загипсованных грунтоп, на каждом отдель ном этапе и в кагднй момент Брекен и, есть рояультирутсцая взвико спязи и взаимовлияния отих процессов.

На лерзок этапе икиелачипакия (до вшцелочекиости 25-45?) интенсивность процесса растворония и выноса гипса велика,но однако деформации групта незначительны.из-за достаточной проч-

- із - ;

юсти аго структуры. Однако прочность постепенно скитается, ’меньаіаетсл плотность грунта и увеличивается коэффициент '‘■иль?*, іации..

Ъачрм (при і)іл",е.ючннкости от «25-4bÜ до 60-fcCíO снижение проч-ости зсгипсованного грунта катастрофически нарастает,вслодст-ие разрухенш! ого структуры, во стогом обусловленной гипсо- ' оясикми связями. Лроиохоцят гипчи телам::» деформации, плот-ОСТЬ реэкз укеличквлется , yi.'.e-.ib’J iQtC-'i KOOÍ'J ЙЦЯОНТ *кльтр»ц*ш. тс- :íe время снижается интенсивность процесса химической , уф!>озии«кэк 2лодс?Рпэ- о<5с,*;ро у'^зьымшия содержаний гкпеч в эунте, тяч н ъ результате оокрн ;пния ОТНОСИТЕЛЬНО легходсс-,'ИНОГО "ЛЯ .','ИЛЬТру’"С?0.1'ЗЛ ВОД’.! гипса,

1!ь отоя этапе подобное рЗЛИ'ТИЗ процесса чох.-т пропчоЛти и ческглг-ко ету;:«яоЯ. Тогда нябл»даг?сл временные увеличения ен:г*сния прочности, гс” ичионта ■’ ¡¡лм*рк.'ии. плотности, имткя-’вмости чі&гвлаїжвакюі и других пар амег по в, опискэ&'тзпх загип-iBaüiüJii грунт, tío ?<;н.,рт»ия сохраняется,,

Однако з мзссипе загипсованного грунта периодч,характер.1!:!','>: • вся. высоки’.; Rnrv!¡óклиентом 'Í4b~hTp'uiH4 h¡j отдельна участках гут оказаться ьэсьиа продол*«ги-іьн'&и. Кроме того, будет блгдаться чередование зон а повышенной и пони «виней прони-емостьч,что способствует неравномерности процессе химической *$озии и /скоренив его з отдельна зонах. При этом ч подоб-х ослабленных зонах наблюдается его большее узаяиченио коэф~; циента фильтрации к -’ильтрационмго расхода,приейротатадее ! тоР.чивчії характер вследствие арвчгного г4Фокта «о сторони иэ-э проницаемых зон. ’ •

Гакия образом могут -.'оршроЕаться сосредоточенные ходи $нльт~

рации, г' которых процчсс вьсдслаччньнкя номч пгрейти и мчха- I ничипкуг с\^фозт и поверхностный ряэ>шс грунта.. ;

На третьем этапе (при энщелочьянсстх бо.теэ ЬО-ОСЙ) ¡фо'.ьгжо-- 1 дву риноо отмооктодоко труднодоступного гипса, Процасо по пре-!<<зян сильно растягивается ,значения плотности и коэффициенте, фильтрации в оснс-чном стг.билизнруптся, деформации оказызактся нагначйтельными г. долговременными,

В третьей главе приведены результаты полевых исследований и наблюдений не каналах с яагигтсрвпкных грунтах. '

Проэодкяись кеслйяозания и наблюдения ¡т м&гистрпльнмх еро- | сйтаяьнюс кднайах Чуйской долина. Оки включали визуальные к | ■пьезометрические наблюдения и изучение процессов ввдзлачнвш|ия!

| гипса I: развития деформаций в массивах эагипеоваинмзе грунтов.’ ^ Кроме того,исследования пелись на специальном экслеримонтпль- ; ном полигоне, •

; Исследованные-каналы,в основном.выполнены в полувыемке-полу-¡насыпи на основании из загипсованных грунтов с содержанием '"чг.-, са от 5/о до 40а , а на отдельных участках и до ь(%. Дамбы кача- ' лов в большинстве своем были отсыпаны уз этих я.е груртов. ,

Обслелона5!ия,проведенные в 11ЛИ-И'ИХ> годах, выявили ыногочис- ■ ленные деформации дамб и дна каналов, нарушения сплошности об-

I ■ '

Iлицопок,внеячияяние поды на ккзоьнх откосах дамб., образование |сосредоточенных ходов Фильтрации и суЗДозионнпс полостей в основании и теле дамб. . -

Зарегистрированы многочисленные аварии в виде разрушения от-1 дельных участков дамб каналов. .

, Установлено,что основной причиной аварий и деформаций каналов является развитие процессов растворения и'выноса гипса (хими- .

- 15 -

чрскоР. суффозии) кз гагипсованних грунтов основания и тела дамб. Часто химическая суФ£оэия переходили в мехянкчоску», пмсле достш^ння нзкоторсіі "критичаской’1 ізійіолочєшіссги пагип-, сопРпИНХ грунтоа.

Пьеэсмегричас'сие наблюдения и исследования процессов хими- ■ ческой су-Іфозич нп Тачуткульсиом магистральном качало лоово- , ЛИЛИ ЕЫЯРИТЬ ДИЇЇОМИКу процессов по годам эксплуатация и при ;

разно: наполнении канала. Концентрация гипса в фильтратах» | отобронн?« на расстоянии до 15 и от канала колебалась от 0,5 |

'до 1,Ь кг/м3« а дегкор&створимнх солей - от1,С до 3,5 кг/м3. | .Результати полевих исслояоманяі! эпглпсопаннмх: грунтоп на ; экспериментальном полигона позволили виявить нсранкомерт.'і и ; нрстшіиомарли.’*.’ характер развития процессов химической суУ^о- 1 . сил а неоднородном массиве зпгипсованных грунтов.

Іівиболсг интенсивно и неравномерно химическая сусГФозия про- -техает з слоях загипсованного грунт?, с плотностью сухого грунта до 1,6 т/мй и коэффициентом фильтрации более 0,2-0,ІЗ м/сут.

Випвлени неравномерные (как зо времени,так и в пространстве) деформации загипсованных грунтов в процессе мцалэчизания. При і этой рост осадок значительно ускоряется (вплоть до просадочтгх | деоорыациЮ на отдельных этапах химической сусМопии, после достижения некоторой "критической!" внцелоченности загкпеовпн-

■ ного грунта.

Величина "критическо;'" вінолсченности зг.вмскт от (Гиаико-гя-ханических характеристик грунта,челнчкнн прилагаемо:”. нагруах:-?, н тпкхе давности ш^слачлпапмого плоя и характеристик іч-тю н

ни^ло-цапіїх 0Л0Ч1, пру,,,-,.,^ .

Н'іпр!г:ер или слоя з^піпсонанного грунт? ыор;иос,',ьг> Ь-7 с

I плотностью сухого грунта 1,55-1,7 тА:Р, пр’/ содер^.янии гиас^. 15-£эл, величина "критической4 юлцелоченности равна 25-35^, а I при содс^ г.ани.и гипса £5-40,. ока равняется в среднем 40-552. !

! Результаты подеш'х ксследозани!1. хорошо согласуются с г>яауль-|

! ' • ■ ■ 1 тптаг;и лабораторных экспериментов. !

. Установлено,что значчтоинух деформаций и аварий ка каналах |

; б загкпсованннх грунта:: ксжно иабаяй-гь, если учесть особен-

1 но;’ти уклон«! рчботы сеорутп:С на вск< стадиях их проектиро- ;

; вг.н;'я,г.троитольст!<9, н эксплуатации. ;

3 четь^то? глг.ре г.риг.ег,«!« личлио результатов исследоййниЯ !

методика грогнозиглс ии'сеногш'х рлечегоь. I

Г-»зультати зкс.прг к'емшьнж и.-'следоьакий процесса чкаелач*—:

уои1'1: ¡г рг.зпкти-'.' г.еор.’.ъцу.;'. рягкясовггщкх грунтов сраьяияалиеь

с ргт.ул!.тг.тп!.п-* расчетов (для соот»<?тс?аух;их характеристик I

: Гр^П'Оъ) НО ИЗРСО'ТНЫМ теоретически« И Эг'ПИрИЧбСКИМ 1!‘аЗИС:№;ОС—

1 - *

■ !:ц- .-•у.е.сто.ч доет/л-очне хсрог.ап (в пред* л ах 2СХ'-5 счодк?.*ос?ь

' сриД,«".'! Р'-^ерО:; ВГДе '.О'М'НЬ’Х ПОИ, 11!'ДучесНИХ ПО Дамнм» П0Л9*»

: гад: касд-эде.1^:.’!, рассчитанным по гдагедккл«• \:«Н.7ерлецкс-Я и А.Е»'

; Срадопско?’.. '.'дизко, и половых усдовиях пелно.'о тягчлачгияанкя гипса ирикткчмки »« пропеходи-у в диссертации сршикааяись !

г.кткчеекк разори зон шино;-: п1гдело««!ннссти (по расчата?<) с

• разу.орими относительно пыделечз?!’-!-.-:'. зон (до здяделоиеннобт ,

и ;. , ■ °

. Кроу.ь ТОГО Я ПОЛ&аХХ УСЛОВИЯХ ОЛ:СЧвИй :Ч1П!гИГ---~Ы’А" ЬсОЩ.'О- ;

I ■

родноеть процесса шгдсд^.ч'/рз’шя в пространстве и !<с пресеки,

; я сгаш:ок:'с велось по средни:.' величгч:«.-.!. •

1 Имеющиеся аетоцикп расчета рсог.ок загзпгог-пчнг:-; грунте при

рястворении и выносе гипса достаточно точны только для частных случаев (таблица I) и не описывают динамику процесса развития

* .

су^фозиокных ОСЯДОК. . ;

Достаточно хорошо описчпаат характер процесса развития осадки в яагипсовонных грунтах при их выщелачивании эмпирические | зависимости,полученные в результате экспериментальных исследований. Однако величины осадок,рассчитанные по этим зависимостям, оказались заниженными по сравнении с данными полевых исследований (табл.1) и для их уточнения введен поправочный коэффициент, равный 1,2. •

Таким оо'рдоом для прогноза осадок загипсованных грунтов, на равных этапах процесса химической су^оэии, предлагается использовать полученные эмпирические зависимости. При атом, в целях упрощения прогнозних расчетов, эти зависимости представлены В виде произведения ОТПйЛЬНьГХ коо^-'ициентоз (для определения относительной сух]т1озионноЯ осадки) или п виде предельных величин относительных осадок, в зависимости от вида грунта, эго характеристик и условий работы.

Тогда величина обще!; относительной осадки загипсованных грунтов определится как сум:/.?, величин

замачивании.

Прячем <Ь и £загг определяется непосредственно из соответот)'Згп ггих тлблиц.

(4)

где ¿> - относительная осадка загшсоЕинного грунта под нагрузкой при естественной (до 15?.') влпт.ности, 5!м- то не при

¿уг ~ ¿>з ’ §7Г '&е? "<5с '

(5)

0,05 0,19 0,73 1,61 ОДІ 05016 0,125 0„Ш 0,151 0,14

С,І2 0,26 0,6 І.&8 0,15 0,02 0,094 0,114 0.Ї26 0,143

о О «* - о

ООО

о *-*

СП го

0000000.0

W *ГО 0*0 И НИ ♦*н <л О' СЛ О'! С» <7*

о о о о о о о

С> О-.

-ч2 fo ■

о»

ÍM т-4 • *

с »-• о о

O' N5 ÍO СЛ

н и н н

ÜJ Ä Д сг. (Л Ф Д vj O’ W Го о

о о

s S

о

і о

О о о р о о

1 8 сх> 8 о й ß &> р го а* сл

о

сп

о О

-о

*5к

ООО о о о

gsg W Cv 8 PO о te' § 41

о

и

го

^ з

о о о

*• fcí о

»-4 • ►!

re О S

? *

я

£

£

о

Уя з М о и a

О S s о о

ь у Уа »4

3 о s ф X

*э У* р о •? N S

íj о»

О о ¡=l К о

«с >3 в

р є а» 'S

G rs и я

и о CD

л • 'Л сг

"Г

•4 ft о

\ *Н *< о

К *á :ч îii

U о о

о

Р> о н

*

»

зе

»

tir

п

3

I

а

тз

W

g

fa

I

-і г>

З

°

°

І

с

•о

s

©

о

о

о.

2і

рв—

о sa о о

§ S а ?

Ы

о

Ü Í)

о ЧІ

ь*

сь О’

м ►»

с «я

я

в

а

0

13

ш

1

З

?

X

5»

О

о

а

є

X

{В

45

О

»

ч

о

»

•з

о

"J

в

*-3

λ

СХ

N

К‘

,в>

- пі -

xotfBSO XHimmvooKia киикэтзз хгінівьозгі н хпнчігвікеяийаііаяс еиненя^э

! ■19 ■ I

где $^,£уГ' - значения соответствующих (^уикциП £]» >*

* <£=/*Г*Г . представ- .

леннке в расчетной таблице в виде коэффициентов,где ^ - сте- [ пень выпелоченности, дол.ед.; Зр - число пластичности;^^ - |

плотность сухого грунта, т/и3; (> - сгинающая нагрузка, МПа; : С - содержание гипса, дол.ед, |

Аналогичным образом,используя гшгшрические зависимости, кож-;

! но прогнозировать изменение коэ’М ициента фильтрации и интен- '

I сивность самого процесса химической суй£озии для некоторых разностей загипсованных грунтов;

= л/-Хт • Х#*■ #4 ■ *£ , (б)

} •

оС. = <£Кч, • сС?г • ¿¿д, •сС^ • С^с, (7)

В работе приводятся соответствующие таблицы коэффициентов. Выполнять, прогнозные расчеты следует для нескольких этапов процесса выщелачивания»используя при этом метод "пошагового" прогнозирования. -

В пятсГС глазе представлены инженерное рекомендации по проектирования каналов в загипсованных грунтах.

Исходя из того,что процессы протекающие в загипсованных грунтах при выщелачивании долями учитываться при конструировании, расчете,строительстве и эксплуатации гидротехнических и гидромелиоративных сооружений, в рекомендациях отражены вопросы и: -тенерно-геологических изысканий,выбора конструкций,реконструкции, строительства и эксплуатация каналов в загипсованных грун-

I ■

ртах. . •

В качестве наиболее рациональных конструктивных элементов

* при сооружении каналов б загипсованных грунтах предлагаются | ¡грунтовые окраин,толщиной 0,6 м к болое, противофильтрационные : 'Стенки,устроенные ПО «етоду стена I) грунте ИЗ ГЛИНИСТОГО ГруН- ' ¡та, или их комбинация (ркс,2), I

| Материалом рруитоашс окрлноз могут слупить естеством гое грун-) ' ¡ты (в тон тесле с содержанием гипса до 10?.' я больше) к различена грунтовые смеси (глинобетон, грунтсце/^т,гумуеиропаннь‘й |груьт и т.п.). В<1сокоо;,Ч5аг;тивнк?.;и яеляртся кембинироЕаиныо ¡грунтовке экрагш (риСчЗ), п том числе к с гибкими облицовками разных типов.

Предлагаемые конструкции сшгхаят фильтраццоннкз потери из канала «. интенсивность процассов химической суффозии; крепят-ст-ву»т образования локальных су^'озионно-фильтр&цнончкх нарушений; могут следовать за нера&номорниии ос^.дкемк грунтоз основания бег зн&читедьшх измененмП эксплуатационных свойств; ыоксималь-но использует местные (б -том числе 1-: загипсованная}'грунты,

В рекомендациях отрьхекы керопршммя по реконструкция сущео?-' ьупдех каналов в зттсовьнннх грунтах. При это;; одним !?с наиболее Эф?'.еКТН!С!ЫХ КОТОДОВ ГфвДЯОЖвНО уСТрО!*СТГО ТКИНИСТОЙ Прс-тиас^ильтрационноП сменяй.

, Излагаются осковкнэ поло^ени»: устроПкчгвь грунта эе: экряноь, прс-тиЕог:«ьтрационких глкнистих стенок к облицовки кьиаяа ' плитами кз ас? альтополиаирОеточа* Крома того дока кясвперниа рококендации по првдуггртту’.анию и ликвидации аварий на каналах ■'Е оагнпсобанных грунта а процесса эксплуатации.

Установлено,что •;члгоьрсмекчоя сохранность рабочего состояния этих кянаж*;- но к:огом записи? от кх правильной эксплуатации.' При о™эксплуат ациоиные мероприятия должна разрабсбиваться г

Рис.2. Конструкции канала з загипсованных грунтах.-я) - с грунтовым экраном, б) ~ с грунтовым экране« и противорильтрациокноЯ степной,

I- загипсованный грунт, 2- дамба, 3- грунтовый экран,

4- глинистая стенка, 5- водоупор, •

6~ облицовка.

:ис.З. Конструкции грунтового екрана '

’’а)- однородные, в)- комбинированные, с защитными сяояяч, в)- с дополнительными противофильтрационнкми элементами, г)- с обляцозкой,

- местный грунт, ЦЩ - глинобетон, закрепленный,

грунт, - оглееннъгл грунт, каменная наброска,

и^\ - пленка, ШШ- асфальт, - аофачьтополимербетон-нне плитн.

на стадии проектирования и включать: обустройство наблюдатель-

■ ных постов,организацию наблюдений за развитием процессов хи;.л-

IческоЯ су&озки и суф^сзионно-фильтрационных деформаций и

своевременные меры по ликвидации повреждения.

! '

В приложение вынесены некоторые таблицы результатов экспери-'

ментальных исследований иоменвкия свойств загипсованных грунтов, вследствие протекания в них процессов химической суффозии.

I основные вазода

Результаты проведенных комплексных исследований свойств за-гипсованп-нх грунтов и работы конструкция каналов,построенных н этих грунтах, позволят1 сделать следующие основные выводи.

. I. Процессы ы.-'рлпчнвшия глинистих загипсованных гратов | ПрОТЗХйЮТ С различно!! скоростью Г) ЗАВИСИМОСТИ от ^ИЙИКО-меха- !

■ нкческих характеристик грунтов и условий г-келлуатации гидро- ' технических и келиорпткниих сооружения на птих гратах.

.онивгена значительная неоднородность процессов хичическоЛ су./; сэки г,о и ребеки и пространстве,особенно для глинистих грун-ТОН С ПЛОТНОСТЬЮ сухого грунта дб 1,5 ?/«*' И К00!ф{ЦИ*5НТ0М г!нльтр&ции св!:~е 0,2 к/су т. Изучен !^хан*:эл процесса ц определены критерии допу с-1 жале условий од^елачизания»

I 2, Установлено,что при .*:!ль?*.'г>цио:шом растворении и выносе :гипса .значительно кэкеняптся свойства змгипеованньэс грунтов' и . |?ти изменения являются того’,актор!:'.’«!*, процессами. Предложены 1 гункцион.ялыше ЗАВИСИМОСТИ определения раСЧ'!5'ГНгГХ прочности!«

и декоративных "нрактесу^тик в иироком диапазоне изменения' ;

I

исходных параметров. ' - |

, 3. Покаэпно,ч".ч> прочность загипсовснних грунтов (параавтра ! сопротивления ег.пигу) П| и достижении степе!!’,; в:с;олоченности

І - 23 - • !

0,25-С,25 уменьшается на Г: 0-50?; основные деформации загипсо- j данного грунта происходят при степени вищелоченности от 20 до ¡ 50^ и часто носят провальний характер; фильтрационная способ- . ность грунта на начальній этапах иьгцалачиьания увеличивается в несколько раз. ’

Установлено,что посла окончания основных структурных изменений ,наблюдается стабилизация процессов выщелачивания и.измене-1 і ■ ¡

■ния свойств загипсованных грунтов,При этом увеличивается ПЛОТ-;

ность,снижаются сжимаемость и фильтрационная способность, {

¡уменьшается интенсивность химической суффозии. !

¡ 4. На основе натурных и поледах исследования доказано,что |

¡развитие процессов химической суффозии является основной.причин

■ hoíí многочисленных деформаций и аварий обследованных гидроме- ;

■лиоратипнкх каналов Чуйской долины. !

І 5. Предложена методике сценки работа пассивов загипсованных -J

'груятоз в основании и теле гидромелиоративных сооружений. Раз- ;

;работаны принципы инженерного мониторинга за состоянием осно- ;

|вчний и сооружений на основе критериального анализа многофак- 1

¡торных условиН эксплуатации, где в качестве основных критериев |

'¡приняты: интенсивность процесса выщелачивания,развитие дефор- ;

! * ' ¡маций в загипсованном грунте и изменение фильтрационной спо- |

. • і ;сдбности. . ‘I

1 1 '

6. Для прогноза осадок загипсованных грунтов и изменения их !

■фильтрационной способности при выщелачивании гипса, а также | для прогнозирования интенсивности самого процесса химической . суффозии на разных этапах, предложены полученные в результате исследований расчетные эмпирические зависимости применительно к нескольким последовательным этапам процесса выщелачивания

I по методу "пошагового" прогнозирования, ]

( ?. Разработаны рекомендации по оптимизации конструкций cooj-y— | |кенкй из глгичсовакнюс грунтов .предложены наиболее рациеналь-| Hire и экономичные схемы У. технологии! с учетом конкретных особенностей инї^нерио-гаологичгсних и теологических условий.

В качестве основ. .-їх конструктивных эл км-эн г о в каналов в за-гипсрпш'нь'х грунтах рекомендуется принимать грунтовые экраны J ’И ПрСТИВо-!иль?р«ц.*оки;!е глинистые стенки. ■ |

' В качестве оодицойки каналов ииедлчгается использовать похры-|

; ' ' , і ТИ''. С Применением битуг.ьш и ЛОЛНнербИТумнЫХ вя*улих (з ТОЫ !•

V , . . .

чпїсле асг:Ш!ьтополим«р*стоіmue плиты)- а *мт.е доменной кяброс- ! ,кк и геотоксти-яи. ;

'■ ' м

; о. і.роваденнізш гссл^дсю&нгянн доказано,что при комплексної?

;t•ссгиняи ссах вопросов проектирования,строительства и экеплуа- j ¡тлции каналов в загипсованных грунтах і иозмосна г-^актнякая их |

рлбот*. в то:: числе, пр;? использовании загипесяанних грунтов о .

' ■ “ ;

ТУЛС Ли У б И Д{УП!Х сооружений. і

9, іічедренно результатов 2ссл«дов.**ня!' г практику гіРоектироза« \ ' - - - |

; кип К 2ТрО.;Ш'ЛЬСТПа позволит повисить сі-’-ектавность ПОЦОГКМК і . • і СООручеИИР. и существенно раеднрять диапазон условие Г.ркмвнэни.4|

, ааг»:псо1<йНнь:х грунтов. j

■ і'спольбоваїшче результат работа только при строительстве '

S Тоаутяз льскога кпп:стрального кг.нира обеспечили экономический э-ЗСс-кт порядка £00 тыс.руб. (» ценах Г;:‘в4 г.). .

Ссновние положения дисс -.т.тьций ^публике»«« в следуяцих ра, ботах.

I. Борьба с фильтрацией вода из каналов в загкпеовакг« грунтах.: Тезисы докладов региональной научно-технической кон ¡.с-

- 25 - І

рг-кции молодих учених, - Караганда, КарІТГЛ, 1985,с. 56-5? |

(совместно с й.А.’^всшниковиы и М.И.Исмаиловым). ■ !

■' і

2, Иняенерно-геологичйские изыскания засоленных и загипсован-»

пых грунтов.: '¿езисы докладов областаоП ¡ЛК молодых ученых.- !

Караганда, КарГІТИ.І^В?» с. 88-89 (сонместно с И«А.Свешниковым)|

3„ Повышение долговечности каналов в загипсованных грунтах: !

' і

Тезисы областноП ШК повышение долгогечности оборудования и |

, і

конструкций,- Караганда, КарПТК.1987, с* 44 (совместно с Б.Б, | Бакеновш и И.А.Свевшияовыы). ■ і

-1. Технология устройства облицовки качала плитами асфзльто- , полимербетона,: Тезисы докладов региональной 1ІТК - Караганда, ! КорПТЙ, 7.563 (совместно с И.Д.Свєіішикобілс и А.АеКанаПдаровоД).'

5. Полевке исследования суффозионных свойств загипсованных

грунтов.¡Тезисы докладов республиканского совещания по уст- і ройству оснований н ірундямектоп з региональных грунтовых ус- • ловлях Казахстана. - Алма-Ата,Госстрой КазССР, І9С9, с.12-12. (совместно с И.А.Свепниковьш). ' . [

6. Утолщенный грунтовый экран на каналах а загипсованных і

грунтах и технология его устройства.: Аезисы докладов респуб- ,

ч '

ликанской НТК молодых ученых,-Алма-Ата,КазШІШТИ,1989,с.53 і

/ ' ’ ' * і совместно с И.А,Свешниковым). (

7. Противосуффозионные мероприятия на канале в загипссванних |

грунтах.: ^'езксы докладов всесоюзного НТ совещания по противо-карстовой защите объектов строительства. -Куйбышев, КуйСИ, ; [990 (совместно с И.А,Свешниковым). • '

8« 0 процессе деформаций загипсованных пылевато-глинистых . ’рунтов.: Гезисы дохладоэ всесоюзной ШК по лессовым просадоч-¡ым грунтам,как основаниям зданий и сооружений, - Барнаул,

i - 26 - : ¡Полиграфист, 1990, кн.2,часть I, с. II0-II2 (совместно с И,А., j Свешниковым J. j

; 9. Авпр :и канала в загипсованньк грантах.:Тезисы докладов ;

{совещания по катастрофе;-.! и авариям на закарстованньк тзрритс- : ¡риях, - Пермь,Дом науки и техники,1990, с. 65-86 (совместно ;с И.А.Свешникозим). ' ;

¡ 10. О деформациях дшб инкенераоЯ защиты акватории Каспийского мор,г.: -‘езиси докладов всесоюзного сгмимар-совецания по проблемам строительства на засоленных грунтах. - Караганда, КарГУ,К-ъ1, с*5 (совместно с Н.А.Свесииковкм н И»М»Курбатовой),

■ П. Крепление дамб инженерно:*, зацита акватории Каспийского

■ !:срл грунгсцагентом из япсолег:кь.;х грук-гоа: Так кв с. ёО-Ы„

i

,(conv.scTiio с В.Г.Мельннкои и И.Г.ЬоЛкоасЯ),

I 12.Сценка устойчивости дамб инконерноЯ задита акватории Кае: п«!’ского моря.: Теэись' докладов ПК по строительству и проб: лесам околотки, - Си:.:?ероиоль, К!!ГЗ{С,1592 (совестно с И.А.

. Опг&никорш к Н.?!,Курб.тгс»оЯ). 1

■ ’ K;t Уа^итиме мероприятия и гидромеяиоратлвне* строительстве ; на онгкпсовашплс территориях /Яйтрриады нощумапсдаого симпо-.-■■иумп пс í'H'fjinpHo:1. геологи;’, кярста,- >1оркь„Г,ом науки и тех- .

! ННКИ,1ЗД2 (СОВМОСТНС С í’,A.Csf?ir!!KKOBU«). .

J I‘S. ¡«vpo¡:Tf?/"b>!Wf} своГ.стза ласоло.'л ix грунтов основания ¡i то-¡ ла да-.*5 инженерной ок-ита акватории ¡Сясг.иР.скего моря. // ССор-1 ник трудов/ HvZi В0ДП50, - .'.’.Е£2 (зг.счати), (соьквптно с 1!. A ,Cnf.a:iHK0Bt2j). '

ПОДП. К НС Ч. i ' I. I ¡*- ^ Тир. И 0.__

-1*1!. 15НШ1 ВОДП;0,"гГЖе-!с«|од1-.рож.1нЯ. IV'.;- iroye.««. 15 •