Мозырская нефтеразведочная экспедиция глубокого бурения РУП «Белгеология»
ЛЕССОВИДНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ г. МИНСКА
И ИХ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Среди различных генетических типов четвертичных отложений именно лессовидные отложения пользуются широким распространением. Изучению и характеристике лёссовых пород посвящено много работ. Существует множество гипотиз и теорий для объяснения их образований, распространения, состава, физико-химических свойств.
Своим происхождением основная масса лёссовидных отложений обязана эоловому приносу пылеватого материала из области последнего оледенения и отложению его в перигляциальной зоне.
Лессовидные породы, отложившиеся в депрессиях и озёрных котловинах долёссового рельефа (Минский р-н), показывают изменение содержания в них глинистых и пылеватых фракций с глубиной. Было отмечено, что до глубины 3Ї4 м наблюдалось повышенное содержание в них частиц 0,05Ї0,005 мм (до 70Ї86 %) при незначительном количестве частиц <0,005 мм (до 6Ї8 %). Ниже 4 м содержание частиц <0,005 мм увеличивается до 14Ї16 % и более (таблица 1).
Основными породообразующими минералами белорусских лессовидных пород являются кварц и полевые шпаты, суммарное содержание которых достигает 80Ї95 % алевритовых фракций. Преобладающим минералом является кварц (70Ї85 %). Полевые шпаты, представленные в основном КЇNa Ї разновидностями, находятся в подчиненном количестве.
Лессовидные отложения на территории г. Минска приурочены к водораздельным пространствам и склонам конечно-моренных гряд, флювиогляциальных холмов и валов, ложбин и речных долин. Залегают на морене или песках, характеризуются сравнительно выдержанным составом по всему профилю лёссовой толщи. Эти образования покрывают более 30 % территории города.
Инженерно-геологическая характеристика (физико-механические, прочностные свойства) лессовидных отложений приведена по материалам УП «Геосервис» об инженерно-геологических изысканиях на участке продления первой линии Минского метрополитена от ст. Институт Культуры до ст. Петровщина, расположенного в юго-западной части г. Минска по пр. Дзержинского от ул. Голубева до ул. Алибегова. Протяжённость 1,25 км.
Таблица 1 Ї Обобщённые значения физических характеристик и параметров зондирования грунтов ИГЭ-1Ї4
ИГЭ, грунт | Статистики | Лабораторные исследования | Зондирование | ||||||||
W, % | ρ, г/см3 | е | Sr | WL, % | Wp, % | Ip, % | IL | Рd, МПа | V, см/с | ||
ИГЭ-1 | n | 14 | 10 | 10 | 10 | 16 | 16 | 16 | 14 | 7,9 | 11,0 |
Супесь твёрдая | min | 14,2 | 1,93 | 0,59 | 0,7 | 23,9 | 16,7 | 6,4 | Ї0,51 | 1,9 | 1,8 |
max | 17,5 | 2,00 | 0,62 | 0,8 | 24,9 | 18,1 | 7,4 | Ї0,04 | 8,5 | 9,0 | |
| 16,0 | 1,96 | 0,60 | 0,7 | 24,4 | 17,7 | 6,7 | Ї0,26 | 4,3 | 4,6 | |
σ | 1,218 | 0,021 | 0,012 | 0,335 | 0,388 | 0,266 | |||||
v | 0,08 | 0,01 | 0,02 | 0,01 | 0,02 | 0,04 | |||||
ИГЭ-1а | n | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 9,9 | 6,0 |
Супесь твёрдая | min | 4,9 | 1,55 | 0,66 | 0,2 | 22,6 | 16,2 | 3,9 | Ї,03 | 2,0 | 1,6 |
(Sr < 0,7) | max | 14,4 | 1,84 | 0,82 | 0,6 | 25,0 | 20,6 | 7,1 | Ї0,37 | 10,0 | 4,0 |
| 7,3 | 1,69 | 0,73 | 0,3 | 23,9 | 17,9 | 6,0 | Ї1,68 | 5,0 | 2,3 | |
σ | 0,081 | 0,040 | 0,629 | 0,930 | 0,916 | ||||||
v | 0,05 | 0,06 | 0,03 | 0,05 | 0,15 | ||||||
ИГЭ-2 | n | 38 | 30 | 30 | 30 | 41 | 41 | 41 | 38 | 33,1 | 32,1 |
Супесь пластичная | min | 16,5 | 1,90 | 0,51 | 0,7 | 23,5 | 16,2 | 5,8 | 0,00 | 0,7 | 1,2 |
max | 21,0 | 2,10 | 0,70 | 1,0 | 26,2 | 19,3 | 7,5 | 0,45 | 9,0 | 11,0 | |
| 18,8 | 2,01 | 0,60 | 0,9 | 24,7 | 17,9 | 6,8 | 0,14 | 3,5 | 4,9 | |
σ | 1,151 | 0,062 | 0,052 | 0,794 | 0,931 | 0,489 | |||||
v | 0,06 | 0,03 | 0,09 | 0,03 | 0,05 | 0,07 | |||||
ИГЭ-3 | n | 34 | 21 | 21 | 21 | 39 | 39 | 39 | 34 | 5,0 | 71,7 |
Суглинок | min | 14,2 | 1,93 | 0,55 | 0,7 | 24,4 | 15,9 | 7,2 | Ї0,47 | 1,2 | 1,1 |
полутвёрдый | max | 22,0 | 2,06 | 0,65 | 0,9 | 30,4 | 20,0 | 12,3 | 0,24 | 11,0 | 15,0 |
| 18,3 | 2,00 | 0,60 | 0,8 | 27,1 | 17,6 | 9,5 | 0,06 | 5,9 | 6,6 | |
σ | 1,874 | 0,037 | 0,030 | 1,789 | 1,331 | 1,203 | |||||
v | 0,10 | 0,02 | 0,05 | 0,07 | 0,08 | 0,13 | |||||
ИГЭ-4 | n | 141 | 104 | 104 | 104 | 143 | 143 | 143 | 141 | 43,8 | 106,2 |
Суглинок | min | 16,5 | 1,90 | 0,50 | 0,8 | 20,0 | 13,0 | 5,6 | 0,12 | 0,6 | 1,1 |
тугопластичный | max | 25,7 | 2,13 | 0,76 | 1,0 | 30,4 | 19,2 | 14,0 | 0,91 | 14,0 | 15,0 |
| 20,9 | 2,02 | 0,62 | 0,9 | 26,3 | 16,9 | 9,5 | 0,44 | 5,4 | 4,6 | |
σ | 1,652 | 0,053 | 0,057 | 2,117 | 1,171 | ||||||
v | 0,08 | 0,03 | 0,09 | 0,08 | 0,07 |
Таблица 2 Ї Обобщённые значения прочностных характеристик грунтов ИГЭ-1Ї4
ИГЭ, грунт | Условия испытания | Статистики | Сопротивление срезу τi 105 Па при Р, МПа | с, кПа | tgφ | φ, град. | |
0,05 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,3 | |||
ИГЭ-1а. | Консолиди- | n | 6 | 6 | 4 | ||
Супесь твёрдая | рованный | min | 0,42 | 0,57 | 0,68 | ||
(Sr < 0,7) | при полном | max | 0,62 | 0,80 | 1,00 | ||
водонасыщении | x | 0,49 | 0,68 | 0,90 | 28 | 0,414 | 22 |
σ | 0.065 | 0,075 | 6,2 | 0,061 | |||
v | 0.13 | 0,11 | 0,22 | 0,15 | |||
ИГЭ-2. | Неконсолиди- | n | 7 | 7 | 7 | ||
Супесь | рованный | min | 0,67 | 1,12 | 1,72 | ||
пластичная | при природной | max | 1,15 | 1,50 | 2,07 | ||
x | 0,88 | 1,29 | 1,87 | 36 | 0,494 | 26 | |
σ | 0,185 | 0,120 | 0,115 | 8,4 | 0,039 | ||
v | 0,21 | 0,09 | 0,06 | 0,24 | 0,08 | ||
ИГЭ-3. | Консолиди- | n | 2 | 2 | 2 | ||
Суглинок | рованный | min | 0,82 | 1,05 | |||
полутвёрдый | при природной | max | 0,85 | 1,42 | |||
влажности | x | 0,83 | 1,24 | 1,75 | 35 | 0,46 | 25 |
ИГЭ-4. | Консолиди- | n | 15 | 9 | 15 | ||
Суглинок | рованный | min | 0,70 | 1,05 | 1,58 | ||
тугопластичный | при природной | max | 0,92 | 1,45 | 1,92 | ||
влажности | x | 0,83 | 1,30 | 1,76 | 36 | 0,469 | 25 |
σ | 0,064 | 0,120 | 0,109 | 3,8 | 0,018 | ||
v | 0,08 | 0,09 | 0,06 | 0,11 | 0,04 | ||
Неконсолиди- | n | 10 | 10 | 9 | |||
рованный | min | 0,40 | 0,50 | 0,62 | |||
при природной | max | 0,85 | 1,00 | 1,25 | |||
влажности | x | 0,66 | 0,80 | 0,96 | 50 | 0,151 | 9 |
σ | 0,164 | 0,163 | 0,174 | 8,0 | 0,038 | ||
v | 0,25 | 0,20 | 0,18 | 0,16 | 0,25 |
Отложения представлены супесями и суглинками жёлто-бурыми, бурыми, серовато-жёлтыми с тонкими (1Ї3 мм) прослойками пылеватого песка. Распространены повсеместно. Залегают в верхней части разреза под насыпными грунтами до глубин 4,0Ї10,4 м (абс. отм. подошвы 208,45Ї226,42 м). Мощность изменяется от 1,5 м до 9,2 м. Наименования ИГЭ (инженерно-геологических элементов) в лессовидных отложениях приняты по нормативным значениям числа пластичности (Iр) и показателя текучести (IL). В соответствии с этим выделены: ИГЭ-1 Ї супесь твёрдая; ИГЭ-1а Ї супесь твёрдая (Sr < 0,7); ИГЭ-2 Ї супесь пластичная; ИГЭ-3Їсуглинок полутвёрдый; ИГЭ-4 Ї суглинок тугопластичный.
Обобщённые значения физических характеристик и параметров зондирования грунтов ИГЭ-1Ї4 приведены в таблице 1.
Примечание: W Ї природная влажность, %; ρ Ї плотность грунта (при пенетрационном каротаже Ї по ГГК), г/см3; е Ї коэффициент пористости, доли единицы; Sr Ї степень влажности, доли единицы; WL Ї граница текучести, %; Wp — граница раскатывания, %; Ip Ї число пластичности, %; IL — показатель текучести, доли единицы; Рd Ї условное динамическое сопротивление грунта; V Ї скорость ударно-вибрационного зондирования, см/с; n Ї число определений характеристики, для зондирования Ї количество метров; min Ї минимальное значение характеристики; max Ї максимальное значение характеристики; 
Ї среднее значение характеристики; σ Ї среднее квадратическое отклонение; v — коэффициент вариации;
В качестве нормативных значений плотности грунтов ИГЭ-1—4 приняты средние по лабораторным данным. Прочностные характеристики ИГЭ-1—4 определялись лабораторными испытаниями на срез (неконсолидированный и консолидированный при природной влажности). Нормативные и расчётные значения прочностных характеристик приведены по результатам лабораторных испытаний на срез. Для грунтов ИГЭ-3 и ИГЭ-4 нормативные характеристики по результатам неконсолидированного среза приняты общими (таблица 2).
Примечание: с Ї удельное сцепление, кПа; φ Ї угол внутреннего трения, град; tgφ Ї тангенс угла внутреннего трения, доли единицы.
По результатам компрессионных испытаний грунты характеризуются повышенной сжимаемостью и непросадочностью. Модуль деформации при природной влажности для ИГЭ-1 составил 17 Мпа; ИГЭ-1а—18 Мпа; ИГЭ-2Ї11 Мпа; ИГЭ-3Ї9 Мпа; ИГЭ-4Ї7,5 Мпа.
Приведённые материалы свидетельствуют о том, что эти грунты способны к тиксотропному разупрочнению при динамическом воздействии (переходу в текучепластичное и текучее состояние) с ухудшением прочностных и деформационных свойств, лёгкому размоканию, размываемости, пучинистости при промерзании. Супеси ИГЭ-1а со степенью влажности Sr < 0,7 при водонасыщении быстро размокают и значительно снижают прочностные и деформационные свойства, следовательно, их не рекомендуется использовать в качестве несущего слоя для фундаментов сооружений и зданий.
