Вплив режиму ґрунтових вод на зміну характеристик міцності лесового ґрунту

 

 

 

Біда С. В., к. т. н., доцент, Куц О. В., аспірант, Підрійко К. В., аспірант (Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка)

Бида С. В., к. т. н., доцент, Куц. О. В., аспирант, Пидрийко Е. В., аспирант (Полтавский национальный технический университет имени Юрия Кондратюка)

Bida S. V., candidate of technical science and associate professor, Kuts O. V., post-graduate student, Pidriiko K. V., post-graduate student (Poltava National Technical University named after Yuri Kondratuk)

 

Проведено аналіз впливу зволоження лесових ґрунтів на їх міцність, наведені результати експериментальних досліджень зміни структурного зчеплення лесового ґрунту з урахуванням фільтрації ґрунтових вод та величини напірного градієнту.

Проведен анализ влияния увлажнения лессовых грунтов на их прочность, приведены результаты экспериментальных исследований изменения структурного сцепления лессового грунта с учетом фильтрации грунтовых вод и величины напорного градиента.

The analysis of loess soils moistening effect on their strength was done. The results of experimental researches of loess soil structural cohesion changes were shown. In these results experimental researches were taken into account the groundwater filtering and the magnitude of pressure gradient was also considered.

Ключові слова

 

Лесові ґрунти, характеристики міцності, зсув, зрушення

Лессовые грунты, характеристики прочности, оползень, сдвиг

Loess soils, the characteristics of strength, landslide, displacement

 

Близько 70% території України складені з поверхні лесовими породами. Більше ніж за вікову історію вивчення лесових ґрунтів було запропоновано не менше двадцяти різних гіпотез їхнього походження. Узагальнення даних дозволило виділити гіпотези, які найбільш повно обґрунтовують генезис лесових ґрунтів з різних точок зору. З найбільш розповсюджених можна виділити водно-льодовикову, еолово-льодовикову, грунтово-елювіальну та делювіально-пролювіальну.

Відносячи леси до еолових відкладів, засновник цієї теорії Ф. Ріхтгоффен не вважав вітер єдиним фактором розповсюдження лесових порід. Лесовий (пилуватий) матеріал переноситься і відкладається в безстічних западинах вітром і дощовою водою і утримується там степовою рослинністю. Еолова гіпотеза знайшла багато послідовників серед вчених, які розвинули і доповнили її. Так, В. А. Обручов пояснював формування суцільного лесового покриву на високих елементах рельєфу за рахунок пилу, принесеного з віддалених районів. На думку П. А. Тутковського вітри розвівали льодовикові відкладення і несли пил далеко від льодовикового покриву, де він і утворює лес. Американські вчені Ф. Леверетт, Т. Чемберлен та ін. вважали, що розповсюдження лесів відбувається за рахунок розвівання річкових і водно-льодовикових відкладів прилеглих долин.

Багато відомих вітчизняних та зарубіжних вчених, такі як М. І. Крігер та І. Ю. Москвітін були, і до теперішнього часу залишаються палкими прихильниками еолової гіпотези. Це пов'язано з тим, що ця гіпотеза добре пояснює покривне залягання лесів на великих площах і підкріплюється фактами швидкого накопичення в посушливих областях досить потужних шарів пилуватих опадів після проходження сильних пилових бур.

Серед прихильників, що розглядають лес як породу, яка сформувалася у водному середовищі, слід відзначити видатних вчених П. О. Кропоткіна, В. В. Докучаєва, О. П. Павлова, Ю. О. Скворцова. На думку цих дослідників, розповсюдження товщі пилуватих осадів відбувся в результаті змивання і подальшого перевідкладання схилових порід, перенесення та накопичення мінерального матеріалу в річкових долинах і озерах, а також перенесення і накопичення лесових відкладів водно-льодовиковими потоками. Існувала також точка зору, що лес – це принесений пил, але перевідкладений водними потоками.

Здебільшого лесові ґрунти залягають близько до поверхні землі та розповсюджені на вододільних і надзаплавних терасах річок. Потужність лесових відкладів часто сягає 15-20, а подекуди 30 м. За своїм складом, структурно-текстурними ознаками, а відповідно і механічними властивостями лесові ґрунти суттєво відрізняються від усіх інших гірських порід. Тверді частинки лесових ґрунтів на 80-90% складаються з кварцу та польового шпату, вміщуючи при цьому деяку кількість розчинних мінералів. За крупністю до 60%, іноді навіть до 90% твердих частинок відноситься до пилуватих, решта – до глинистих, лише незначна частина – до піщаних фракцій. За гранулометричним складом і числом пластичності лесові ґрунти відносяться до пилуватих супісків і суглинків. Вологість лесових ґрунтів у природному стані звичайно не перевищує 0, 08-0, 16, ступінь вологості менше 0, 5, пористість – 0, 4-0, 5. У лесових ґрунтів розмір пор значно перевищує розмір часток ґрунту. Саме у зв'язку з таким співвідношенням діаметрів пор і частинок лесові ґрунти називають макропористими. Також лесові ґрунти називають просадочними оскільки при зволоженні руйнуються цементаційні зв’язки та макропориста текстура. Відповідно це супроводжується різкою втратою міцності ґрунту та значними деформаціями ущільнення.

Лесові породи утворилися еоловим шляхом, тобто вітром, а лесовані колювіальним, як наслідок роботи поверхневих вод. Леси та лесовані відклади утворили кілька горизонтів. Лесові породи, які мають світлий колір, чергуються з відкладами лесовидних порід, які мають в основному темне, коричневе забарвлення і характеризуються багатьма дослідниками як викопні ґрунти. Таке нашарування пояснюється чергуванням льодовикових періодів і періодів потепління клімату на Землі. Кожного разу після відступу льодовиків у період потеплінь на території України розвивалася