Исследование морозного пучения суглинистого грунта в зависимости от степени его засоленности раствором NaCl

Abstract

Актуальность. Рассматривается проблема морозного пучения в зонах вечномерзлых и сезонно-талых грунтов. Изучаемая проблема является весьма актуальной при проектировании, строительстве и эксплуатации промышленных и жилых объектов, так как пучение грунта приводит к увеличению объема грунтового основания, вследствие чего здания и сооружения подвергаются серьёзным деформациям. Грунтовое основание в области хозяйственной деятельности человека испытывает различные термические и барические воздействия, совмещенные с дополнительным переувлажнением и засолением в результате техногенных разрушений, строительных работ и иной деятельности, в результате чего для таких грунтов риски пучения значительно повышаются, по сравнению с вероятностью возникновения пучения грунтов в естественных природных условиях. Цель. Изучение процесса морозного пучения и методов его предотвращения на примере искусственного засоления суглинистого грунта раствором NaCI различной концентрации в зависимости от температуры. Методы. Лабораторные исследования состояния грунта в природных условиях залегания: определение влажности методом высушивания до постоянной массы, верхнего предела пластичности, нижнего предела пластичности, гранулометрического состава ситовым методом, истинной плотности, плотности скелета (сухого) и пористости грунта и определение фактической степени пучинистости грунтов. Результаты и выводы. Отбор глубинных проб грунта, склонного к морозному пучению, осуществлен не объекте: АО «Транснефть-Сибирь», Тобольское УМН, ЛПДС «Демьянское» в период с июня по июль 2022 г. Частные пробы грунта группировались в серии в зависимости от глубины отбора и физико-механических показателей грунта. Основные отобранные для исследования образцы грунта классифицированы как суглинок тугопластичный легкий/тяжелый, пылеватый/песчанистый. При проведении лабораторных исследований по определению степени пучинистости грунта были получены зависимости параллельных экспериментов при разной засоленности и температуре промерзания грунта. Установлено, что искусственное засоление образцов грунта значительно уменьшает степень морозного пучения породы

Relevance. The paper considers the problem of frost heaving in zones of permafrost and seasonally thawed soils. This problem is very actual at designing, construction and operation of industrial and residential objects, as ground frost heave leads to increase of volume of soil base, in consequence of which buildings and constructions are exposed to serious deformations. In the area of human activity, the soil base is subjected to various thermal and baric influences combined with additional overwatering and salinisation due to anthropogenic destruction, construction works and other activities, as a result of which the risks of heaving are significantly increased for such soils. Aim. To study frost heaving and methods of its prevention on the example of artificial salinization of loamy soil by NaCI solution of different concentration depending on temperature. Methods. Laboratory studies of soil state in natural conditions of occurrence: determination of moisture content by drying to constant mass, upper plasticity limit, lower plasticity limit, granulometric composition by sieve method, true density, skeleton density (dry) and porosity of soil and determination of actual degree of soil looseness. Results. Deep sampling of soil prone to frost swelling was carried out at the object: JSC Transneft-Siberia, Tobolskoe UMN, Demyanskoe LPDS, during the period from June to July 2022. Individual soil samples were grouped into series depending on the depth of sampling and physical and mechanical properties of the soil. The main soil samples were classified as tight loam light/heavy, dusty/sandy. During laboratory studies the authors have obtained the dependences of parallel experiments at different salinity and frost temperatures of the soil to determine the degree of soil heaving. It was found that artificial salinization of soil samples, significantly reduces the degree of frost heaving of rock