Таблица 28

Время приобретения грунтами естественной плотности (по данным исследований на газопроводах)

Тип грунта	Сроки уплотнения, годы
Пески средние и мелкие	2-4,5
Супеси	4-6
Суглинки и глины	8-12
Супесчано-песчаные грунты с приме­сью слаборазложившегося торфа	2-4

Намывные грунты.Данные грунты создаются средствами гид­ромеханизации с помощью системы трубопроводов. Выполняют организованные и неорганизованные намывы. При организован­ных намывах, которые производятся в инженерно-строительных целях, возникают грунты с заранее заданными свойствами. Так намываются высокоплотные толщи песка, предназначенные слу­жить основанием зданий и сооружений, также средненапорных плотин и дамб, а иногда дорожных насыпей. При неорганизован­ном намыве решаются задачи перемещения грунта для освобож­дения рабочих площадей. Примером могут служить вскрышные работы на месторождениях полезных ископаемых и строительных материалов.

Возведение грунтовых сооружений и территорий способами гидромеханизации всегда включает:

• гидравлическую разработку грунта (обычно землесосными снарядами, реже гидромониторами);

• гидротранспорт грунта (по магистральным и распределитель­ным трубопроводам);

• намыв грунтов в земляные сооружения или намывные терри­тории.

Современный уровень развития и технические средства гид­ромеханизации земляных работ позволяют возводить намывные сооружения практически из любых видов дисперсных грунтов от крупнообломочных до глинистых.

Природа инженерно-геологических свойств намывных грунтов определяется, главным образом, их составом и физико-химиче­ским взаимодействием минеральных частиц с водой. Состав грун­тов в гидроотвале зависит от состава и условий залегания породы в естественных условиях, технологических факторов и химическо­го состава поровых вод. К числу основных технологических факто­ров относятся: способ гидровскрышных работ; способ выпуска гидросмеси на карту намыва; интенсивность намывных работ. Свойства намывных грунтов зависят от физико-географических факторов — рельефа ложа и климата, инженерно-геологических свойств грунтов основания намывного сооружения — состава, со­стояния и свойств подстилающих намывные сооружения грунтов.

Состав минеральных и органических компонентов намывных грунтов определяет характер развивающихся в них структурных связей и время приобретения намывными грунтами заданных физико-механических свойств. Следует отметить, что при намыве гидросмесь (вода—грунт) разделяется на фракции. Грубые части­цы концентрируются около выпуска гидросмеси, т. е. там, где формируется приоткосная (пляжевая) зона, преимущественно тонкопесчаные пылеватые частицы слагают промежуточную зону и самые тонкие (глинистые и пылеватые) частицы формируют прудковую зону гидронамывного сооружения.

Специалисты выделяют три стадии формирования свойств на­мывных грунтов: уплотнение, упрочнение и стабилизированное состояние намывных грунтов.

После образования намывных грунтов — осадкообразования, связанного с выпадением минеральных частиц из потока гидро­смеси, поступающей на карту намыва, грунт находится в состоя­нии, близком к полному водонасыщению, и имеет очень рыхлое сложение (степень водонасыщения S_rнамывных песков в этом случае не опускается ниже значения0,8) — начинается стадия уплотнения.

Эта стадия характеризуется интенсивным развитием процессов уплотнения намывных грунтов. Повышение плотности достигается за счет гравитационного уплотнения; фильтрационного обжатия грунта в процессе интенсивной водоотдачи; капиллярно-мениско­вого обжатия грунта под влиянием капиллярного давления. В этот период происходит основная часть самоуплотнения намывных грунтов. Для большинства намывных песков длительность стадии уплотнения не превышает 1года.

Стадия упрочнения характеризуется продолжением приобрете­ния прочностных свойств намывных грунтов за счет формирова­ния, главным образом, инфильтрационного обжатия песка, а так­же от действия статического давления верхних ярусов намыва и кольматации. Между частицами начинают возникать различные виды цементационных связей. В результате намывные грунты при­обретают повышенную прочность и динамическую устойчивость. Длительность этой стадии составляет от 1,5 до 3 лет (изменение свойств намывных грунтов во времени приведены в табл. 29).

Таблица 29

Изменение во времени модуля общей деформвции Е (МПа) и удельного сцепления намывных песков С (кПа)

Место на­	Вид песка	Отношение Е/С через период времени после намыва (годы)
мыва		0,5	1	2	3	4	5
Брест	Средний и мелкий Средний при:	8/1,5	12/42	12/4,4	15/4,8	16/5,1
	е = 0,5	14/2	22/3	30/4,4	35/5,2	37/5,5	38/5,6
	е = 0,55	10/2,5	16/3,5	21/4,7	25/5,2	27/5,5	28/5,6
	О II	13/1,6	19/2,3	25/3,3	28/3,8	29/4	30/4
	е = 0,65	8/1,8	11/2,4	16/3	18/3,5	19/3,6	20/3,6
	Г­ © II	10/1	14/1,5	19/2	21/2,3	22/2,5	22/2,5
Гомель	Средний	29/48	31/6,2	36/8	39/9	40/9,6	41/9,8
	Мелкий	24/6,4	26/9,6	29/13	31/15	32/16	32/16,6
Тюмень	Мелкий	0/0,5	0/2	0/3,7	0/4,7	0/5,5	0/5,7
Нижний Новгород	Средний	9/0	12/0	24/0	36/0	48/0	57/0

На стадии стабилизационного состояния упрочнение намыв­ных грунтов продолжает формироваться, главным образом, за счет образования водостойких цементационных связей (представ­ленных, например, гелем кремневой кислоты). Процесс носит за­тухающий характер. В конце стадии намывные пески относятся уже к категории значительно упрочненных и по прочностным данным приближаются к позднечетвертичным аллювиальным пе­скам. Длительность этой стадии для намывных грунтов может достигать 10лет и более.

Антропогенные образования. Под ними понимают твердые от­ходы производственной и хозяйственной деятельности человека, в результате которой произошло коренное изменение состава, структуры и текстуры природного минерального или органиче­ского сырья. К ним относятся:бытовые отходы,концентрирую­щиеся на городских и поселковых свалках, ипромышленные отхо­ды,включающие строительные отходы, шлаки, шламы, золы, золошлаки и др.

Формирование антропогенных образований, с одной стороны, связано с геологическими и геоморфологическими условиями местности, а с другой — с историей города или поселка, с харак­терной промышленной, хозяйственной и культурной деятельно­стью человека. Антропогенные образования являются специфиче­скими грунтами, изучение которых должно проходить при сочетании инженерно-геологических, историко-археологических, технологических и геоэкологических методов исследований. В пределах промышленных центров и городских свалок большин­ство антропогенных образований являются источниками экологи­ческого загрязнения природной среды и особенно верхней части литосферы и гидросферы.

Накопление (складирование) антропогенных образований происходит за счет отвала или намыва различного мусора в пре­делах городских территорий (образование «культурного слоя»), на специально отведенных площадях под городские свалки твердых бытовых отходов и строительного мусора, на полях фильтрации, в пределах хвостохранилищ крупных промышленных предприя­тий (металлургических комбинатов, ТЭС и ТЭЦ, горно-обогати­тельных комбинатов и др.). В связи с этим по способу накопле­ния антропогенные образования подразделяют на насыпные, намывные и намороженные (в условиях сурового климата и на территориях распространения многолетне мерзлых пород).

Антропогенные образования имеют своеобразный состав, фор­мирующийся в процессе их накопления. Для большинства город­ских свалок отмечается крайняя неоднородность состава как по вертикали, так и в горизонтальном направлении, большая измен­чивость мощности этих отложений по простиранию (от несколь­ких сантиметров до 15—20 м). Для насыпных и намывных антро­погенных образований в хвостохранилищах состав отложений может отличаться большой однородностью (шлаки, зола и др.). 266

Основные инженерно-геологические свойства антропогенных образований зависят от их минералогического и гранулометриче­ского состава, глубины залегания (мощности), наличия или от­сутствия органических веществ (органических остатков), водона- сыщенности, минерализации подземных вод, длительности существования, рельефа и характера естественных подстилающих грунтов. На грунтах бытовых свалок возводить здания и сооруже­ния чрезвычайно трудно. В последние годы разрабатываются тех­нологии рекультивации полигонов твердых бытовых отходов, исключающие неконтролируемые выбросы биогаза и токсичного фильтрата. Это позволит эффективно использовать отчужденные под свалки площади. Лучше обстоит дело с фунтами из промышленных отходов, особенно типа отвалов и намывных хво- стохранилищ ГОК. Общим для всех этих грунтов является недо- уплотненность, водонасыщенность, способность к большой сжи­маемости.

Ориентировочно периоды времени, необходимые для естест­венного уплотнения различных видов антропогенных образований, представляются следующим образом: 1) отвалов шлаков, формо­вочной земли, отходов обогатительных фабрик, золы в зависимо­сти от состава —10—20лет;2) свалок отходов различных произ­водств и бытовых отходов в зависимости от состава — 10—30 лет.

Грунты любых антропогенных образований, особенно крупно­масштабных, вызывают разнообразные нагрузки на геологиче­скую среду, во многих случаях существенно изменяют условия ее «жизни» и, взаимодействуя с другими геосферами, могут привес­ти к нарушению равновесного состояния геологической среды, вызвать нежелательные для человека экологические изменения. Таким образом, при рассмотрении вопросов складирования и строительства сооружений из антропогенных образований на первый план должна выдвигаться комплексная задача прогнози­рования инженерно-геологических и гидрогеологических условий территорий, отводимых для их складирования, изменения во вре­мени свойств этих фунтов, активизации или возникновения не­благоприятных инженерно-геологических процессов, разработки оптимальных мероприятий по охране природной среды.

В силу разнообразия входящих в антропогенные образования материалов, содержащих в своем большинстве вредные вещества, а также индивидуальностей инженерно-геологических и гидрогео­логических условий районов складирования — схемы защиты окружающей природной среды могут быть весьма разнообразны­ми. Необходимые объемы защитных мероприятий, диктуемые на­личием антропогенных образований, и их стоимость во многом

зависят от правильного выбора места их складирования. Оптима­льно они должны размещаться:

• на площадях с инженерно-геологическими и гидрогеологиче­скими условиями, требующими наименьших затрат на природоох­ранные мероприятия;

• ниже мест водозаборов питьевой воды; рыбоводных хозяйств и мест нереста рыбы;

• на землях, не пригодных для сельского хозяйства, промыш­ленного и гражданского строительства.

Улучшенные грунты.Многие грунты в их природном залегании имеют физико-механические свойства, которые не отвечают необ­ходимым требованиям строительства. Это могут быть как скаль­ные (трещиноватые, выветрелые), так и нескальные (биогенные, просадочные и т. д.) грунты. Природные грунты, свойства которых ухудшились в процессе строительных работ (искусственно разрых­ленные, увлажненные и т. д.), называютухудшеннымигрунтами. Свойства грунтов, главным образом, прочностные и деформатив- ные характеристики, могут быть искусственно изменены в лучшую сторону с помощью технической мелиорации грунтов. В этом слу­чае их называютулучшеннымигрунтами.

Улучшение свойств грунтов производят в условиях природно­го залегания или после соответствующей переработки и последу­ющей их укладки, например, в основание объекта. Каждый улуч­шенный грунт имеет наперед заданные свойства и становится вполне пригодным для решения тех или иных строительных за­дач. Для промышленно-гражданского строительства улучшенные грунты чаще всего используются в качестве оснований зданий и сооружений. Наиболее широкое применение улучшенные грунты получили при возведении объектов на вечной мерзлоте, проса­дочных лессовых грунтах.