УДК 624.131

СТРОИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ДЕЛЮВИАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

Хрянина Ольга Викторовна1, Мальков Артем Игоревич2
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры геотехники и дорожного строительства
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, студент кафедры геотехники и дорожного строительства

Аннотация
Рассмотрены состав, условия образования, залегания, распространения делювиальных образований. По данным инженерно-геологических исследований приведены основные показатели инженерно-геологических свойств делювия. Приведена оценка делювиальных образований по площади развития и даны рекомендации по условиям строительства.

Ключевые слова: делювий, инженерно-геологические свойства., морозное пучение, набухание, плоскостной смыв, просадка, склоны, условия строительства


ASSESSMENT CONSTRUCTION IS DELUVIAL FORMATIONS

Hryanina Olga Viktorovna1, Malkov Artem Igorevich2
1Penza State University of Architecture and Construction, candidate of technical sciences, assistant professor of department of Geotechnics and Road Construction
2Penza State University of Architecture and Construction, student of department of Geotechnics and Road Construction

Abstract
Composition, conditions of formation, deposition, distribution of diluvial deposits are considered. The main indicators of geotechnical properties of the deluvium are presented according to data geotechnical studies. Assessment of deluvial formations development area is shown. Recommendations on the conditions of construction are given.

Keywords: conditions of construction, deluvium, frost heave, geotechnical properties, planar outwash, slopes are, swelling, the drawdown


Рубрика: 04.00.00 ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Хрянина О.В., Мальков А.И. Строительная оценка делювиальных образований // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2017/04/80954 (дата обращения: 04.06.2017).

Делювиальные образования широко распространены в Пензенском регионе, покрывая сплошным чехлом водораздельные пространства, поверхности террас рек, склоны и древнюю овражно-балочную сеть.

Делювиальные отложения образуются в результате плоскостного смыва дождевыми и талыми водами продуктов выветривания горных пород (элювия). Для делювия характерна наклонно-горизонтальная, волнисто-горизонтальная слоистость, ленточноподобная, с едва заметным падением по склону, а у коренного основания наблюдается увеличение угла до 2-5º и более, до 15º по уклону современного рельефа. Цвет делювия желтый, желтовато и буровато-коричневый с охристо-желтыми прослойками. По мере опесчанивания материала увеличивается сортированность и появляется сероватый оттенок.

Пологие склоны, 0,02 – 0,12, образованы путем постепенного отступания при эрозии верхних частей коренного склона в условиях сухого климата периода постледниковья.

Для Пензенской области площади развития делювия можно разделить на три района, отличающиеся условиями строительства:

  1. Всхолмленные, полого-увалистые равнины, с колебанием абсолютных отметок (а.о.) 210-260 м на западе (Пачелмский район), 175-188 м в центре (м/р Арбеково), 197-200 м на севере (Иссинский р-н) и 180-190 м на юге (Сердобский р-н). Уклоны составляют 0,01- 0,04. Мощность делювиальных покровов меняется от нескольких метров до 8-10 м. Развиты на комплексе ледниковых отложений. Условия строительства условно благоприятные, осложнения – островные проявления просадочности или набухания, морозного пучения.
  2. Крутые склоны водоразделов, делювий на коренных породах, а.о. 195-230 м в центре (Западная Поляна, г. Пенза), 210-230м (Сосновоборский р-н) на востоке области, 160-170 м по правому берегу р. Суры (р-н Сурской плотины). Полоса делювия неширокая, но толща довольно мощная, у подножия склонов до 15 м. Откосы от 25° до 45°, возможны обвально-осыпные и оползневые явления, особенно при водонасыщении и подмыве основания склонов, овраги. Условия строительства неблагоприятные.
  3. Пологие склоны долин рек, нижние части коренных склонов. Нередко делювий налегает на древнеаллювиальные отложения II-х надпойменных террас рек. А.о. 170-175 м (Каменский р-н в долине р. Атмис), от 162-169 м до 150 м на приречных склонах долины р. Суры в г. Пензе. Условия строительства благоприятные.

Строение делювиальных наносов, их состав и мощность стоят в теснейшей зависимости от крутизны склонов, к которым они приурочены. На крутых склонах делювий часто совсем отсутствует, и коренные породы лишь прикрыты у основания обрывов осыпями. Представлен делювий крутых склонов щебнем, дресвой местных пород, реже крупнозернистыми песками [1].

С уменьшением крутизны склонов на них увеличивается мощность наносов, состав которых более тонкий, причём размеры частиц уменьшаются от нижних слоев к верхним.

На пологих, длинных склонах делювиальные образования имеют наибольшее развитие. Временные плоские потоки вешних вод быстро теряют силу, и отлагают весь взвешенный материал на поверхности склонов и у подножия. Нижние горизонты делювия пологих склонов грубее, чем верхние, неоднородны, содержат прослойки песка, обломки коренных пород (опок, песчаников, известняков). В западной части области в основании склонов нередко встречаются прослои крупных валунов и гальки – остатки размытой морены. Верхние горизонты отличаются отсутствием слоистости, однородностью и тонкостью. Представлен делювий пологих склонов супесями, суглинками, глинами [2].

Мощность покрова делювиальных суглинков неравномерна, от 2-3 до 10-15 м, с приближением к балкам она сильно возрастает и сливается с аллюво-делювием [3]. Каждая западина, понижение на водоразделе и склоне определяют увеличение мощности делювия. Пологий склон образовывался путём постепенного отступания от долин верхней части крутого берега, при постоянном увеличении массы выветрелого материала. На конечных стадиях процесса для глинистых образований практически невозможно найти границу между делювием склонов и элювием, залегающим на водоразделах [4].

Делюво-элювиальные образования широко распространены в пределах Пензенской области, покрывая сплошным чехлом водораздельные пространства, их склоны, поверхность высоких террас рек. В зависимости от подстилающих пород, состав их варьирует от легких лёссовидных суглинков, песчанистых глин до плотных супесей. Мощность составляет 3-5 м, редко до 8,0 м.

Наиболее мощные толщи нерасчлененного элюво-делювия выполняют древнюю овражно-балочную сеть. В основном это суглинки и глины буровато-коричневые, пылеватые, средней мощностью 4,0 м, с колебаниями до 6,0 – 9,0 м (районы Чаадаевский, Городищенский, Бессоновский, Пензенский).

Граница между делювиальными лессовидными толщами и подстилающими породами может быть резкой – при залегании на коренных песках или плотных глинах, или неясной – в случае залегания на элювиальных или аллювиальных отложениях [5]. По текстуре делювиальные толщи довольно однообразны – макропористые, с вертикальной трещиноватостью.

Гранулометрический состав: глинистая фракция (менее 0,005 мм) от 23 до 27 %, пылеватая (0,05-0,005) – 48 %, песчаная фракция (1 – 0,05мм) от 20,0 до 25,0 %.

По числу пластичности Ip = 16÷20, делювий чаще относится к тяжелым суглинкам, глинам, реже (восточные районы) к легким суглинкам с Ip = 8÷10.

Минералогический состав делювия: кварца более 60 %, полевых шпатов до 30 %, кальция 3÷12 %, слюды 3÷4 %, среди глинистых минералов (по рентгеноструктурному анализу) монтмориллонита до 80 % .

Химический состав делювия незначительно изменяется по площади: наибольшее содержание кремнезема SiO2 78÷81 % характерно для южных (Сердобский) и восточных (Кузнецкий) районов, при развитии делювия на песках палеогена. Увеличение глинозема Al2O3 до 15÷20 % свойственно западным (Земетчинский) и северным (Иссинский) районам, где на поверхность выходят глинистые породы юры и нижнего мела. Содержание окислов железа Fe2O3 постоянно, 4÷5 %, повышенное содержание окислов калия и натрия около 3 %. В верхних горизонтах повышается роль карбонатов CaCO3 до 12 %.

Обводнение делювия спорадическое, типа верховодки в опесчаненных линзах. Чаще делювиальный плащ определяет подпор грунтовых, межпластовых горизонтов, создавая гидродинамическое давление на грунты и возможность оползневых явлений, а также прорыва подземных вод при подрезке склона [6, 7].

Инженерно-геологические свойства делювия значительно изменяются по площади, в зависимости от поверхности залегания и состава подстилающих пород, что сказывается на величине значений показателей физико-механических свойств [8, 9, 10]:

  • естественная влажность высока лишь для разностей делювия по бортам долин крупных рек, при насыщении подземными водами коренных пород (Пенза, Куриловка), 40÷45%. Для всех остальных районов сохраняются примерно одни значения, от 22÷24 %.
  • плотность частиц от 2,62 до 2,68 г/см3. Повышения характерны для западных районов, где заметен привнос ледниковых валунчиков и галек, и на востоке, за счет щебня сливных песчаников.
  • плотность делювия связана с влиянием эпох оледенения. На западе (днепровский ледник) значения возрастают до 1,96÷2,09 г/см3 (Земетчино, Пачелма), на востоке, по склонам долин, уменьшаются до 1,64 г/см3. Размах значений больше у суглинков, для глин значения относительно выдержаны.
  • коэффициент пористости для делювиальных глин крутых склонов высокий 1,25÷1,35. Среднее значение у глин и суглинков низких водоразделов и пологих склонов 0,80÷0,98, даже минимальные значения этого показателя довольно высоки – 0,65÷0,70 – для делювия, перекрывающего аллювий террас или морену.
  • пределы пластичности. Наибольшие значения предела текучести свойственны наиболее пластичным глинистым разностям делювия, развитого на мергелистых глинах верхнего мела (60÷75 %), а минимальные, от 30 до 35 % – на песках южных и восточных районов [11]. Аналогично изменяются значения предела раскатывания: от 28÷35 % до 15 %.
  • число пластичности Ip суглинистых разностей практически не изменяется по районам. Это средние суглинки с Ip = 12÷15 %. Для глин колебания несколько больше, до 31÷35 % у глин склонов, развитых на мергелистых глинах верхнего мела, и 19÷20 % для отложений, развитых на ледниково-речных песках и элювии (Пенза, Арбеково).
  • показатель текучести – характеризуется тугопластичной и полутвердой консистенцией 0,20 ÷ 0,35 , мягкопластичные разности 0,55 ÷ 0,65 очень редки.
  • степень влажности высокая, более 0,8. Делювий региона – водонасыщенный грунт. Только суглинки м/р Арбеково и некоторые разности пологих склонов отличаются несколько меньшим заполнением пор водой, 0,6÷0,7.
  • сжимаемость, выраженная модулем деформации, сравнительна невелика, т. к. при нагрузках в интервале 0,1-0,2 МПа модуль деформации по данным полевых испытаний штампом для увлажненных грунтов в среднем составляет 7÷8 МПа, а наибольшие значения, 15÷32 МПа, свойственны глинам и суглинкам западных районов, залегающим на ледниковых отложениях.
  • сопротивление сдвигу (угол внутреннего трения и удельное сцепление) довольно высокое. Удельное сцепление выше у глин, залегающих на ледниковых и верхнемеловых глинах, 0,04-0,06 МПа, средние значения характерны для суглинков, 0,021-0,035 МПа, наименьшие – для опесчаненных разностей, 0,007 МПа. Угол внутреннего трения примерно одинаков, 19÷21°, только для глин на коренных склонах долины реки Суры (Куриловка, Козеевка), снижается до 10°. Однако прочность глин определяется в таком случае повышенным значением удельного сцепления.

На подрабатываемых территориях свойства глин и суглинков значительно изменяются. В карьерах происходит разуплотнение, снижение прочности и увеличение сжимаемости грунтов до глубины 3-3,5 м, в зависимости от длительности стояния котлованов. Модуль деформации уменьшается до 3÷4,5 МПа, вместо 7 МПа для грунтов в естественном залегании. Делювий относят к просадочным (I тип просадочности), набухающим и пучинистым грунтам. Величина коэффициента относительной просадочности для глубины 5-6 м при 0,2 МПа составляет esl = 0,011, для глубины 7÷8 м – до 0,014. Давление набухания Рsw составляет от 0,01 до 0,025 МПа за счет повышенного содержания монтмориллонита.

Пылеватость состава и близкое залегание грунтовых вод на низких пологоувалистых поверхностях способствует промерзанию делювия в морозный период. До 84 % деформаций зданий связано с промораживанием и последующим оттаиванием, а также за счет инфильтрации атмосферных вод через пазухи котлованов, утечки из коммуникаций (8%), за счет самоподтопления делювиальных разностей при изменении температурно-влажностного режима под зданиями.

В качестве основания под тяжелые ответственные сооружения делювий может использоваться только при тщательном изучении общих условий устойчивости его на склоне, определении показателей физико-механических свойств на конкретных участках проектируемых сооружений.


Библиографический список
  1. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Астафьев М.В. Инженерно-геологическая оценка четвертичных отложений Пензенского региона. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберергающих технологий: материалы IV Международной научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. С. 53-56.
  2. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Галова Ю.С. Инженерно-геологические свойства отложений ледникового комплекса Пензенского региона. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3-1 (47). С. 88-90.
  3. Хрянина О.В., Егорев Е.С., Мальков А.И., Глухова С.В. Стратиграфия и литология речных отложений Пензенского региона. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы VII Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2016. С. 62-64.
  4. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Астафьев М.В. Оценка условий формирования крупнообломочных грунтов зоны выветривания. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 5-1 (49). С. 38-42.
  5. Горынин А.С., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Инженерно-геологическая оценка грунтов мелового периода центра Русской равнины. Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3-1 (47). С. 76-80.
  6. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Ахрамеев А.В. Инженерно-геологические особенности глинистых грунтов территории Сурской оросительно-обводнительной системы. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберергающих технологий: материалы IV Международной научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. С. 51-53.
  7. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Астафьев М.В., Резник А.А. Проблемы формирования грунтовых вод на застраиваемых территориях. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы V Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. С. 38-39.
  8. Кошкина Н.В., Хрянина О.В., Пономарева Т.В. К вопросу изменчивости инженерно-геологических свойств грунтов. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы V Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. С. 40-42.
  9. Хрянина О.В., Ахрамеев А.В., Золотов С.Н., Колесниченко А.В. Генезис глинистых грунтов территории застройки г. Пензы. В сборнике: Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: материалы V Всероссийской научно-практической конференции. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. С. 62-65.
  10. Горынин А.С., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Значение инженерно-геологических изысканий в процессе проектирования на современном этапе. Вестник магистратуры. 2014. № 11-1 (38). С. 45-48.
  11. Горынин А.С., Кошкина Н.В., Хрянина О.В. Геология и инженерно-геологические условия строительства на коренных глинах Поволжья. Вестник магистратуры. 2014. № 11-1 (38). С. 42-44.


Все статьи автора «Хрянина Ольга Викторовна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: