Файл: Воронкевич, С. Д. Газовая силикатизация песчаных пород.pdf

Рис. 13. Электронномикроскопические снимки кремнеземистого цемента в закрепленном песке: а — гумусированном; б — иегумусированном (уве­ личение 300)

с силикатным модулем 2,72 с последующей обработкой угле­ кислым газом. Прочности грунтов после закрепления колеба­ лись в среднем в пределах 8— 10 кг/см2 (табл. 24).

Приведенные результаты свидетельствуют о том, что вред­ ное действие органических веществ можно преодолеть путем использования силикатных растворов относительно высокой концентрации с удельным весом более 1,25 г/см3.

В то же время широко распространенные в природе крем­ некислые и железистые образования на поверхности мине­ ральных частиц играют весьма существенную положительную роль, увеличивая общую физико-химическую активность пес­ чаных пород.

ВЛИЯНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ СТРОЕНИЯ ПЕСЧАНЫХ ПО РО Д 1

Насос

ws/s/sw/fw?)//.

ния являлось послойное описание и опробование закреплен­ ных массивов с отбором образцов для лабораторных иссле­ дований из характерных элементов толщи. Опытные работы были приурочены к I надпойменной террасе р. Клязьмы. Ал­ лювиальная толща (alQin) в пределах опытного участка ха­ рактеризуется горизонтальной слоистостью отложений, обус­ ловленной в основном сменой гранулометрического состава. Мощность отдельных слоев колеблется от нескольких санти­ метров до 0,7—0,8 м. В аллювиальных отложениях I над­ пойменной террасы встречаются горизонты погребенных почв и торфянистых образований. Строение верхней толщи аллю­ виальных отложений осложнено почвообразовательными про­ цессами, выражающимися в образовании как почвенных ге­

1 Под строением песчаных пород авторы вслед за П . И. Фадеевым (1951) понимают характер слоистости, наличие линз, прослоев п включе­ ний, а также плотность сложения.

82

нетических горизонтов подзолистых почв, так и сильно ожелезненных прослоек толщиной 1,5—2,0 мм в основном горизонтального направления и тонких прожилок, распреде­ ляющихся в различных направлениях.

Рис. 15. Схематическое строение толщи аллювиальных песков (alQm) в зоне почвообразования на опытном участке:

1 — супесчаный перегнойно-аккумулятивный горизонт, 2 — песок, 3 — гу­ мусированные и торфяные прослойки, 4 — ржаво-бурые затеки, Ъ — зерна ортштепна, 6 — густая сеть ожелезненных прослоек горизонтального про­ стирания, 7 — редкие железистые прослойки, 8 — единичные железистые прослойки

Участок опытных работ расположен на ровной поверхно­ сти с небольшим уклоном в сторону от уступа I надпоймен­ ной террасы с разностью отметок 30 см. Строение верхней 2-метровой толщи, вскрытой шурфами, представлено на про­ филе (рис. 15), Слабо повышенный участок заложения опы­ тов 1—8 характеризуется большим скоплением ожелезнен­ ных прослоек с глубины от 78 до 150— 160 см. Наличие гус­ той сети ожелезненных прослоек обусловливает меньшую

мощность иллювиального гор. В, нижняя граница которого прослеживается на глубине 97 см. Кроме того, в иллювиаль­ ных гор. Ві и В2 этого участка наблюдается слабое вскипа­ ние от соляной кислоты, обусловленное присутствием неболь­ ших количеств карбонатов. Последние полностью отсутству­ ют на участке опытов 9— 12. Большая элювнпрованность про­ филя в данном случае выражается не только отсутствием

68 см, отчетливо выделяется подгорнзонт Вз. Большая мощ­ ность иллювиального горизонта связана в известной мере с уменьшением количества ожелезненных прослоек. Так, на площадке опыта 9 имеют место всего лишь единичные же­ лезные прослойки, количество которых увеличивается зако­ номерно к участку опытов 1—8.

Грунтовые воды на территории участка расположены на глубине 5 м. Гранулометрический состав и физико-механи­ ческие свойства отдельных горизонтов приведены в табл. 25.

В составе песков преобладает фракция частиц размером 0,25—0,10 мм, содержание которой колеблется сравнительно мало в пределах 68,30—62,82%. Наибольшее содержание гли­ нистых частиц (<0,005 мм) характерно для поверхностного гумусированного горизонта (3,58%). В гор. Сі полностью от­ сутствуют частицы <0,1 мм.

Коэффициенты фильтрации песков при нарушении сло­ жения достигают значительных величин, составляя при плот­ ном сложении 13,8—25,0 м/сут. Коэффициент фильтрации верхней метровой толщи грунтов в естественном сложении ко­ леблется в пределах 8— 10 м/сут, достигая в гор. С 2 19,0 м/сут. Пористость песков в плотном сложении изменяется в преде­ лах 34,8—38,1%.

По минеральному составу пески в пределах исследован­ ной толщи — мономинералы-іые, кварцевые. Кварц состав­ ляет не менее 93—95%■ В состав легкой фракции входит по­ левой шпат, глауконит и слюды1. Кварц гор. Со преимуще­ ственно прозрачный, реже белый, иногда буроватый от выделения окислов железа. Степень измененности кварца раз­ личная: большинство зерен внутри совершенно чистые, мень­ шая часть (10— 15%) — в мелких точках вторичных минера­ лов. Кварцевые зерна большей частью среднеокатанные, сре­ ди мелких много угловатых. Совершенно окатанные зерна встречаются редко. Зерна кварца нередко покрыты пленкой железистых окнсных минералов. Толщина пленок колеблется от 0,002 до 0,4 мм. Она неодинакова на различных зернах и

ются в основном магнетитом, гематитом, гранатом, ставролитом, роговой обманкой, эпидотом и цирконом.

S4

85

впадинах толщина большая, чем на выступающих участках, где она иногда совсем отсутствует. Наибольшая толщина поверхностных железистых пленок наблюдается на кварце­

Песок иллювиальных горизонтов (особенно гор. Ві) име­ ет серовато-коричневый цвет. Большая часть поверхности зе­ рен покрыта рыхлыми коричневыми пленками, которые лег­ ко отделяются от зерен при механическом воздействии. В со­ став пленок входят гумус, гидроокислы железа, карбоната и глинистые частицы.

Минералогический состав поверхностных и погребенных гумусированных горизонтов кварцевый, но отличается от ни­ жележащих грунтов значительно большей степенью выветрелости, несколько иным составом поверхностных пленок и на­ личием растительного детрита. Кварц в основном прозрач­ ный или белый, иногда со слабым волнистым погасанием. Поверхность зерен кварца покрыта железистыми пленками. Однако в отличие от негумусированных песчаных горизонтов цвет пленок не бурый, а буровато-черный. Это отличие пле­ нок по морфологическому признаку обусловлено изменением состава пленок в сторону увеличения содержания органиче­ ского вещества.

Количество гумуса в верхних горизонтах колеблется в пре­ делах от 1,42 до 0,62%. Более высокое его содержание наб­ людается в погребенных почвенных горизонтах от 1,89 до 3,34%. Кроме гумусовых веществ в гор. А и погребенных го­ ризонтах присутствуют мелкие обломки неразложившейся древесины, корней и органические остатки с различной сте­ пенью разложения. Содержание гумуса в гор. Ві — 0,552%.

Химический состав песков I надпойменной террасы обус­ ловлен их минералогическим составом. Основным компонен­ том является двуокись кремнезема, содержание которой до­ вольно стабильное (94—95%). Содержание окиси алюминия изменяется в пределах от 0,17 до 0,53%. Более резкие коле­ бания наблюдаются в содержании окиси железа. В горизон­ те вмывания (В) и ожелезнеиных прослойках содержание Ре20 3 достигает 3,28%, в гумусированных горизонтах — 0,16% (табл. 26). В иллювиальном гор. В і—В2 местами присутст­ вуют карбонаты в количестве 0,88— 1,02%.

На описанном участке производились опытные работы по закреплению «сухих» песков. Проверка эффективности спосо­ ба газовой силикатизации применительно к водонасыщен­ ным пескам проводилась на нижней трети уступа I надпой­ менной террасы. Участок по составу и строению аллювиаль­ ных отложений в целом мало отличается от вышеописанного. Однако по характеру почвообразовательного процесса и гид-

86