Результат исследований инженерно-геологических особенностей слабых грунтов побережья Баренцева моря в районе губы Завалишина
Бабкина А.Е.
Санкт-Петербургский Государственный Университет
Berrow@mail.ru
Начало разработки Штокмановского газоконденсатного месторождения привело к необходимости рассмотрения вопроса о проектировании комплекса сооружений по переработке и транспортировке газа в береговой зоне Баренцева моря. В настоящий момент обширные инженерно-изыскательские работы ведутся в районе поселка Териберка, в том числе и на заболоченном участке в районе губы Завалишина.
В геологическом строении территории выделяются два структурных этажа: коренные породы архея (граниты Варзинского комплекса γL2v) и четвертичные отложения различного состава и генезиса [1]. Важной особенностью рассматриваемой территории является широкое развитие на пониженных участках морских отложений микулинского горизонта, значительная часть которых представляет собой слабые глинистые грунты.
На основе литолого-стратиграфического расчленения толщи четвертичных отложений, изучения состава и физико-механических свойств грунтов в ходе полевых и лабораторных исследований, проводимых по российским и международным методикам [2], в пределах связной толщи выделено шесть инженерно-геологических элементов. Наиболее сложными с точки зрения их характеристики являются широко распространенные на площадке суглинки текучие и текучепластичные (ИГЭ12а и ИГЭ 12а-1).
ИГЭ 12а – суглинки легкие пылеватые текучие и текучепластичные (по результатам испытаний 67 образцов показатель текучести (IL) составляет в среднем 1,1), тиксотропные, с прослоями и гнездами песков пылеватых и супесей, участками с гравием и галькой до 10%, с единичными валунами. В отдельных интервалах – с гнездами и тонкими прослоями органического материала, обломками раковин.
Отложения ИГЭ 12а слаболитифицированы, обладают низкой плотностью (ρ=1,98 кг/см3), высокой влажностью и пористостью (We= 28,8%, e=0,787).
По результатам одометрических испытаний модуль общей деформации суглинков ИГЭ 12а можно принять равным 6 МПа. По лабораторным данным было проведено разделение ИГЭ 12а на две разности. Для первой разности угол внутреннего трения составляет 6˚ и 19˚ (по результатам сдвиговых и трехосных НН испытаний, соответственно), сцепление – для обоих типов испытаний – 8 кПа. Для второй разности угол внутреннего трения составляет 4˚ и 17˚ (по результатам сдвиговых и трехосных испытаний, соответственно), сцепление, соответственно 15 и 27 кПа, что характеризует эту разность как более прочную. Однако, невзирая на различия механических характеристик рассмотренных выше разностей, разбить ИГЭ 12а на два отдельных элемента не представляется возможным, ввиду отсутствия четкой корреляции между результатами исследований физических и механических свойств, а также их небольшой мощности и частого чередования в разрезе. Скорее всего, наличие этих двух разностей является условным и вызвано значительной литологической неоднородностью и слоистостью толщи.
ИГЭ 12а-1 – суглинки и глины текучие (илы). Суглинки преимущественно тяжелые, серого цвета, с прослоями легких глин, с гнездами и прослоями песков различной крупности и супесей, с гнездами и прослоями органического материала, местами – с редкими гравием и галькой. По результатам лабораторных исследований десяти образцов естественная влажность грунта (We) составляет 44,5%, показатель текучести (IL) – 1,78, коэффициент пористости (e) – 1,187, а плотность (ρ) – 1,78 кг/см3.
По данным компрессионных испытаний модуль деформации составляет 0,9-1,8 МПа. По данным сдвиговых испытаний сцепление составляет 5 кПа, угол внутреннего трения – 2,3º, а по данным консолидированно-недренированных трехосных испытаний – 10 до 25 градусов и от 3 до 11 кПа.
Из всего вышесказанного видно, что результаты лабораторных определений механических свойств грунтов ИГЭ 12а и ИГЭ 12а-1отличаются достаточно высоким разбросом полученных характеристик. Также следует отметить, что пробоотбор и лабораторные исследования этих грунтов затруднены из-за их сильной чувствительности, неоднородности, значительного количества включений.
В связи с этим встает вопрос об альтернативном подходе к методике их изучения. Одним из вариантов решения данной проблемы является повышение роли исследований грунтов методами «in situ», в первую очередь методом статического зондирования с замером порового давления (РСРТ) и интерпретации его результатов с помощью комплексной методики проф. Робертсона [4], широко применяемой в мировой практике [3].
В ходе изысканий в пределах долины губы Завалишина было проведено 50 испытаний РСРТ. По результатам статического зондирования лобовое сопротивление суглинков ИГЭ 12а составляет от 1 до 0,1 МПа, боковое сопротивление 5-50 кПа. Сопротивление суглинков ИГЭ 12-1 статическому зондированию очень мало. Лобовое сопротивление не превосходит 0,2 МПа, а боковое трение не более 20 кПа. На рисунке 1 приводится пример интерпретации данных статического зондирования для одной из точек, где рассматриваемые нами грунты залегают в интервале 0,8-2,5 м. По данным зонирования в этой точке удалось не только оценить физико-механические свойства грунтов, такие как плотность сложения, сцепление, угол внутреннего трения, модуль деформации, но и проследить динамику изменения свойств грунта по глубине в пределах одного ИГЭ. Так, по данным статического зондирования модуль деформации суглинков ИГЭ 12а составил 6 МПа, для илов ИГЭ 12а-1 значение модуля деформации составило 1 МПа. Кроме того, регистрация динамического порового давления и проведение тестов рассеивания позволило оценить коэффициенты фильтрации в глинистых грунтах.
Комплексное рассмотрение данных бурения, лабораторных исследований и результатов интерпретации данных статического зондирования показало высокую сходимость полученных результатов. Причем данные, полученные в ходе испытаний статическим зондированием, позволили более полно охарактеризовать профиль изучаемых точек, как с точки зрения литологии, так и с точки зрения оценки физико-механических свойств грунтов, с учетом их значительной неоднородности.
Список литературы
Государственная геологическая карта Российской федерации. Масштаб 1:1000000 (новая серия). Лист R-(35)-37 – Мурманск. Пояснительная записка. СПб.: Издательство ВСЕГЕИ, 2000.
Болдырев Г. Г. Методы определения механических свойств грунтов. Состояние вопроса. Пенза: ПГУАС, 2008. 696 с.
Захаров М. С. Проблемы инновационного развития статического зондирования. СПб.: ЦГЭИ, 2010. 63 с.
Lunne T., Robertson P. K. & Powell J. J. MCone. Penetration Testing in Geotechnical Practice. Blackie Academic & Professional, 1997. 352 pp.
Рис. 1. Результаты интерпретации данных статического зондирования в точке Z2 с учетом фактора нормализации (слева на право: графики изменения с глубиной нормализованных лобового сопротивления, коэффициента трения и коэффициента порового давления, типологического индекса Ic, SBTn, коэффициента фильтрации, модуля деформации, модуля сдвига, сопротивления сдвигу).
Гидротермальные процессы, газовые гидраты
|
